2019-2020年高一物理第五章曲線運(yùn)動(dòng)六、勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例解析（第一課時(shí)）人教大綱版第一冊(cè)?本節(jié)教材解析本節(jié)課在勻速圓周運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)上，結(jié)合兩個(gè)實(shí)質(zhì)例子進(jìn)行解析，授課時(shí)要注意充發(fā)散揮教師的主導(dǎo)作用和學(xué)生的主體作用，拓展知識(shí)的應(yīng)用解析和解決相關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，重要的是搞清楚向心力的本源，這是研究勻速圓周運(yùn)動(dòng)的重點(diǎn)，在詳盡問(wèn)題的解析時(shí)，要注意：1.要判斷圓心的地址和質(zhì)點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑.對(duì)向心力本源的解析，要明確解析和計(jì)算的依據(jù)仍是寬泛的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一一牛頓第二定律，可是這里的加速度是向心加速度?課本解析了汽車經(jīng)過(guò)拱橋極點(diǎn)的力、速度、加速度的問(wèn)題?汽車經(jīng)過(guò)拱橋的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是變速圓周運(yùn)動(dòng)，這里只解析車過(guò)極點(diǎn)時(shí)的狀況，授課中應(yīng)注意不要再擴(kuò)展一般狀況下的變速圓周運(yùn)動(dòng)的問(wèn)題，也不要求提及切向分力和法向分力，省得增加難度，加重學(xué)生的負(fù)擔(dān)??授課目的一、知識(shí)目標(biāo)1.知道若是一個(gè)力或幾個(gè)力的合力的收效是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力

?2.會(huì)在詳盡問(wèn)題中解析向心力的本源.3.知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)，

會(huì)求變速圓周運(yùn)動(dòng)中物體在特別點(diǎn)的向心力和向心加速度.二、能力目標(biāo)1.經(jīng)過(guò)對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例解析，浸透理論聯(lián)系實(shí)質(zhì)的見(jiàn)解，提高學(xué)生的解析和解決問(wèn)題的能力.2.經(jīng)過(guò)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律也可以在變速圓周運(yùn)動(dòng)中使用，浸透特別性和一般性之間的辯證關(guān)系，提高學(xué)生的解析能力.三、德育目標(biāo)經(jīng)過(guò)對(duì)幾個(gè)實(shí)例的解析，使學(xué)生明確詳盡問(wèn)題必定詳盡解析?授課重點(diǎn)理解向心力是一種收效勞.在詳盡問(wèn)題中能找到向心力，并結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解相關(guān)問(wèn)題?授課難點(diǎn)詳盡問(wèn)題中向心力的本源.關(guān)于對(duì)臨界問(wèn)題的談?wù)摵徒馕??授課方法解說(shuō)法、解析歸納法、推理法、分層授課法.?授課用具投影儀、CAI課件?課時(shí)安排課時(shí)?授課過(guò)程［投影］本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo)知道向心力是由物體沿半徑方向的合外力來(lái)供應(yīng)的2.知道向心力、向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng).會(huì)在詳盡問(wèn)題中解析向心力的本源.學(xué)習(xí)目標(biāo)完成過(guò)程一、導(dǎo)入新課1.復(fù)習(xí)勻速圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)（提問(wèn)）①描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)快慢的各個(gè)物理量及其互相關(guān)系.②從動(dòng)力學(xué)角度對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的認(rèn)識(shí).直接過(guò)渡導(dǎo)入學(xué)以致用是學(xué)習(xí)的最后目的，本節(jié)課經(jīng)過(guò)幾個(gè)詳盡實(shí)例的商議來(lái)深入理解相關(guān)知識(shí)點(diǎn)并學(xué)會(huì)應(yīng)用.二、新課授課（一）火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題:CAI課件］模擬在平直軌道上勻速行駛的火車.提出問(wèn)題：火車受幾個(gè)力作用？這幾個(gè)力的關(guān)系怎樣？［學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)］觀察火車運(yùn)動(dòng)狀況.畫出受力表示圖，結(jié)合運(yùn)動(dòng)狀況解析各力的關(guān)系.［師生互動(dòng)］1.火車受重力、支持力、牽引力及摩擦力.2.四個(gè)合力為零，其中重力和支持力合力也為零，牽引力和摩擦力合力也為零.［過(guò)渡］那火車轉(zhuǎn)彎時(shí)狀況會(huì)有何不相同呢？［CAI課件］模擬平彎軌道火車轉(zhuǎn)彎狀況.提出問(wèn)題：轉(zhuǎn)彎與直進(jìn)有何不相同？受力解析.［學(xué)生活動(dòng)］結(jié)合所學(xué)知識(shí)談?wù)摻馕觯蹘熒?dòng)］［思想方法浸透］只若是曲線軌跡就需要供應(yīng)向心力，其實(shí)不是非得做勻速圓周運(yùn)動(dòng).F=m中的r指確定位置的曲率半徑.［結(jié)論］轉(zhuǎn)彎時(shí)需要供應(yīng)向心力，而平直路前行不需要.2.受力解析得：

需增加一個(gè)向心力

（收效勞），由鐵軌外軌的輪緣和鐵軌之間互相擠壓而

產(chǎn)生的彈力供應(yīng).［深入思慮］擠壓的結(jié)果會(huì)怎樣？［學(xué)生談?wù)摚萦捎诨疖囐|(zhì)量、速度比較大，故所需向心力也很大大，以致的結(jié)果是鐵軌簡(jiǎn)單損壞，軌緣也簡(jiǎn)單損壞［設(shè)疑引申］

.

.這樣的話，輪緣和鐵軌之間的擠壓

作用力將很那么應(yīng)該怎樣解決這一實(shí)責(zé)問(wèn)題？［學(xué)生活動(dòng)］發(fā)揮自己的想象能力結(jié)合知識(shí)點(diǎn)設(shè)計(jì)方案.［提示］設(shè)計(jì)方案目的為了減小彈力錄像剪輯一一火車轉(zhuǎn)彎.［學(xué)生提出方案］火車外軌比內(nèi)軌高，使鐵軌對(duì)火車的支持力不再是豎直向上平衡，它們的合力指向“圓心”，從而減少鐵軌和輪緣的擠壓?［點(diǎn)撥談?wù)摚菽敲词裁礌顩r下可以完好使鐵軌和軌緣間的擠壓消失呢？［學(xué)生歸納］重力和支持力的合力正好供應(yīng)向心力，鐵軌的內(nèi)外軌均不碰到擠壓［定量解析］

?此時(shí)，重力和支持力不再（不需有彈力）［投影］以以下列圖所示設(shè)車軌間距為L(zhǎng),兩軌高度差為h,轉(zhuǎn)彎半徑為R,質(zhì)量為M的火車運(yùn)轉(zhuǎn)?［師生互動(dòng)解析］據(jù)三角形邊角關(guān)系sina=.對(duì)火車的受力狀況（重力和支持力合力供應(yīng)向心力，對(duì)內(nèi)外軌都無(wú)擠壓）tana=又由于a很小因此sina=tana.綜合有=故F=Mg又F=M因此v=［實(shí)質(zhì)談?wù)摚?在實(shí)質(zhì)中反響的意義是什么？［學(xué)生活動(dòng)］結(jié)合實(shí)質(zhì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)：實(shí)質(zhì)中，鐵軌修睦后h、RL定，又g為定值，因此火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車速為必然值?［拓展談?wù)摚萑羲俣却笥谟衷鯓?？小于呢？［師生互?dòng)解析］1.>向〉F（F支與G的合力），故外軌受擠壓對(duì)輪緣有作用力（側(cè)壓力）F向=+F側(cè).vFF2.VvF向vHF支與G的合力），故內(nèi)軌受擠壓后對(duì)輪緣有側(cè)壓力?F向=F—F側(cè)?［說(shuō)明］向心力是水平的?（二）汽車過(guò)拱橋問(wèn)題凸形橋和凹形橋（1）物理模型［投影］如圖甲乙⑵因是曲線，故需向心力靜止?fàn)顩r解析［學(xué)生活動(dòng)］結(jié)合“平衡狀態(tài)”受力解析［同學(xué)積極解答］受重力、支持力，二者合力為零，F(xiàn)壓=G以速度v過(guò)橋頂（底）⑴過(guò)凸形橋頂［學(xué)生活動(dòng)］畫受力表示圖.利用牛頓定律解析F壓.［同學(xué)主動(dòng)解答，投影］1.考慮沿半徑方向受力mg-FN=m牛頓第三定律.F壓=FNF壓=尸“=15—RKmg談?wù)摚河缮鲜街獀增大時(shí)，F(xiàn)壓減小，當(dāng)v=時(shí)，F(xiàn)壓=0;當(dāng)v>時(shí)，汽車將走開(kāi)橋面，發(fā)生危險(xiǎn)（2）過(guò)凹形橋底［學(xué)生活動(dòng)］畫受力表示圖.利用牛頓定律解析F壓.［提問(wèn)C層次同學(xué)，類比解析］考慮沿半徑受力FN-mg=m牛頓第三定律FN=F壓F壓=尸“=葉”1>￡mg由上式知，v增大，F(xiàn)壓增大［拓展談?wù)摚輰?shí)質(zhì)中橋都建成哪一種拱形橋？為什么？［理論聯(lián)系實(shí)質(zhì)解析］實(shí)踐中都是拱形橋.（三）歸納勻速圓周運(yùn)動(dòng)應(yīng)用問(wèn)題的解題思路.［學(xué)生活動(dòng)］結(jié)合火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題和汽車過(guò)橋問(wèn)題各自歸納.要求：A層次：寫出重點(diǎn)重點(diǎn)步驟?B層次：注明思想方式，注意事項(xiàng)?C層次：分步確定?［投影］解題思路1.明確研究對(duì)象，解析其受力狀況，確定研究對(duì)象運(yùn)動(dòng)的軌道平面和圓心的地址，以確定向心力的方向，這是基礎(chǔ).2.確定研究對(duì)象在某個(gè)地址所處的狀態(tài)，進(jìn)行詳盡的受力解析，解析哪些力供應(yīng)了向心力，此為解題重點(diǎn).3.列方程求解.在一條直線上，簡(jiǎn)化為代數(shù)運(yùn)算；不在一條直線上，用平行四邊形定則.4.解方程，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行必要的談?wù)?［增強(qiáng)訓(xùn)練］一根細(xì)繩下端拴著一個(gè)小球，抓住繩的上端，使小球在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng).細(xì)繩就繞圓錐面旋轉(zhuǎn)，這樣就形成了一個(gè)圓錐擺，試解析：（1）小球受力狀況；（2）什么力成為小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力.參照答案：1）受力：重力、拉力2）二力合力供應(yīng)向心力三、小結(jié)教師小結(jié)本節(jié)經(jīng)過(guò)幾個(gè)典型實(shí)例解析進(jìn)一步認(rèn)識(shí)了勻速圓周運(yùn)動(dòng)的一些特點(diǎn)，以及在實(shí)責(zé)問(wèn)題中的詳盡應(yīng)用，得出了此類問(wèn)題的詳盡解題步驟及注意事項(xiàng)學(xué)生歸納［學(xué)生活動(dòng)］分別獨(dú)自依據(jù)教師提示及自己的理解歸納本節(jié)主要知識(shí)系統(tǒng)抽查實(shí)物投影、激勵(lì)談?wù)?四、作業(yè)1.復(fù)習(xí)本節(jié)解題思路2.課本練習(xí)3.預(yù)習(xí)下節(jié)五、板書設(shè)計(jì)f外軌高于內(nèi)軌1.火車轉(zhuǎn)駅重力和支持力的合力供應(yīng)向心力勻速岡周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分冰I-「過(guò)凸形棉的聶高點(diǎn)；卜J幗——卜?口一玳——＜列!f-比汽車過(guò)拱橋；；I過(guò)凹形橋的最低直F-G-和——w—＞即一rr六、本節(jié)優(yōu)化訓(xùn)練設(shè)計(jì)1.以下列圖，質(zhì)量為m的小球用細(xì)線懸于

0點(diǎn)，可在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，

到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的速度v=（I為細(xì)線長(zhǎng)），則此時(shí)細(xì)線的張力為_(kāi)__________，若到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的速度v=2時(shí)，細(xì)線的張力為.2.鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是R內(nèi)側(cè)和外側(cè)的高度差為h,L是兩軌間距離，當(dāng)列車的轉(zhuǎn)彎速率大于___________時(shí)，外側(cè)鐵軌與輪緣間發(fā)生擠壓?3.如左以下列圖所示，質(zhì)量為m的滑塊滑到圓弧軌道的最低點(diǎn)時(shí)速度大小為v,已知圓弧軌道的半徑是

R,則滑塊在圓弧軌道最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力是

?4.如右上圖半徑為

R的圓筒

A,繞其豎直中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其內(nèi)壁上有一質(zhì)量為

m的物體

B,B

一邊隨

A轉(zhuǎn)動(dòng)，一邊以豎直的加速度

a下滑，

AB

間的動(dòng)摩擦因數(shù)為

卩，A

轉(zhuǎn)動(dòng)的角

速度大小為

.5.在水平面上轉(zhuǎn)彎的汽車，向心力是A.重力與支持力的合力B.靜摩擦力C.滑動(dòng)摩擦力D.重力、支持力、牽引力的合力6.用細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的物體，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，則以下說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A.小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，繩子的張力可以為0B.小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度是0C.

（）小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，繩子對(duì)小球的作用力可以與所受重力方向相反7.汽車在傾斜的軌道上轉(zhuǎn)彎以下列圖，彎道的傾角為0半徑為r，則汽車完好不靠摩,擦力轉(zhuǎn)彎的速率是（設(shè)轉(zhuǎn)彎半徑水平）（）A.B.C.D.8.以下列圖，物體P用兩根長(zhǎng)度相等不可以伸長(zhǎng)的細(xì)線系于豎直桿上,轉(zhuǎn)動(dòng)它們隨桿轉(zhuǎn)動(dòng)，若角速度為

3,則（）A.3只有高出某一值時(shí)，繩子

AP

才有拉力

p繩BP的拉力隨3的增大而增大C.繩子BP的張力必然大于繩子AP的張力D.當(dāng)3增大到必然程度時(shí)，繩AP的張力大于BP的張力參照答案：1.03mg2.3.n+mg4.4.B6.AC7.C8.ABC?備課資料2019-2020年高一物理第六章萬(wàn)有引力定律一、行星的運(yùn)動(dòng)（備課資料）人教大綱版第一冊(cè)開(kāi)普勒，1571年12月27日生于德國(guó)維登堡的維爾城，從小就體弱多病?但他小時(shí)候讀書功課很好，顯示了豐富的求知能力.開(kāi)普勒的父親，雖出身貴族，但不事生產(chǎn)，母親性情浮躁，沒(méi)有知識(shí)

.貧困的家庭無(wú)法供養(yǎng)開(kāi)普勒上學(xué)，

因此他素來(lái)靠獎(jiǎng)學(xué)金讀書

.十七歲時(shí)他進(jìn)入提賓根大學(xué)，研究神學(xué)和數(shù)學(xué)

.1594

年，從友人之勸，應(yīng)哥拉次大學(xué)邀請(qǐng)任天文學(xué)教授

.按理說(shuō)天文學(xué)的研究，在于預(yù)知日月交食、天體運(yùn)轉(zhuǎn)?可是在當(dāng)時(shí)，天文學(xué)家近乎星相之流，須想象日月星辰的運(yùn)轉(zhuǎn)變化怎樣預(yù)示著國(guó)運(yùn)之興衰和事業(yè)的成敗.開(kāi)普勒雖不喜歡但也只能遷就.開(kāi)普勒在校讀書時(shí)也略知哥白尼理論，但沒(méi)有仔細(xì)觀察過(guò)天象.像他這樣仔細(xì)工作的人，一旦接過(guò)職務(wù)，便專心研究，由之引起濃厚興趣.開(kāi)普勒對(duì)日心說(shuō)的簡(jiǎn)短友善性特別迷戀，他想進(jìn)一步解說(shuō)哥白尼算出來(lái)的行星軌道的配置.他想，行星的運(yùn)動(dòng)與它們和太陽(yáng)相隔的距離必然有著某種關(guān)系.他進(jìn)行了多種設(shè)想，結(jié)果都不適合.今后，他想到了幾何學(xué)一一包含地球在內(nèi)的六顆行星和五個(gè)正多面體之間可否有著聯(lián)系.從希臘時(shí)代起就知道，有五種規(guī)則的幾何形體：周圍體（四個(gè)三角形組成）、正立方體、八面體（八個(gè)三角形組成）、正十二面體（十二個(gè)五邊形組成）、二十面體（二十個(gè)三角形組成）.開(kāi)普勒便設(shè)想了一個(gè)模型：五個(gè)多面體一個(gè)套一個(gè)地放著，有點(diǎn)像大小不一的碗套在一起相同?五個(gè)多面體之間的四個(gè)空間有四個(gè)球面，第五個(gè)球面在最里面，第六個(gè)球面在最外面，行星軌道就在球面上.太陽(yáng)處于中心不動(dòng)，行星繞著太陽(yáng)運(yùn)動(dòng).行星軌道的差別，則對(duì)應(yīng)著五個(gè)規(guī)則的畢達(dá)哥拉斯圖形.開(kāi)普勒經(jīng)過(guò)多次計(jì)算，使行星的球面地址跟行星的實(shí)質(zhì)距離相差不到百分之五?他把結(jié)果公布在《奇特的宇宙組織》（1597年）一書里.開(kāi)普勒的這一想象的錯(cuò)誤在今天看來(lái)是不問(wèn)可知的，我們知道行星中還有天王星、海王星、冥王星以及一群小行星等，這些遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了開(kāi)普勒規(guī)則幾何立體形的想象?可是，開(kāi)普勒的成功在當(dāng)時(shí)贏得了人們的尊敬，而其想象力和計(jì)算的才能，引起了大科學(xué)家第谷、伽利略的注意?第谷決定邀請(qǐng)開(kāi)普勒去當(dāng)他的助手?于是開(kāi)普勒于1600年起就在布拉格天文臺(tái)工作了開(kāi)普勒到達(dá)第谷的身邊，是發(fā)現(xiàn)開(kāi)普勒三定律和萬(wàn)有引力定律邁出的重要一步?這兩位天才的合作，對(duì)天文學(xué)的發(fā)展起了巨大的推進(jìn)作用1601年第谷逝世，開(kāi)普勒繼承了第谷的“御前數(shù)學(xué)家”的頭銜，接過(guò)第谷遺留下的大批天體觀察資料苦心研究起來(lái)?這個(gè)特別困難的問(wèn)題第谷沒(méi)有解決，而成了開(kāi)普勒研究天體運(yùn)動(dòng)的起點(diǎn)?第谷進(jìn)行觀測(cè)20年，火星的運(yùn)轉(zhuǎn)軌道終歸是怎樣的？是簡(jiǎn)單的重復(fù)嗎？第谷的觀察是在地球進(jìn)步行的，那么地球是不動(dòng)的，仍是運(yùn)動(dòng)著的呢？當(dāng)時(shí)其實(shí)不清楚?開(kāi)普勒深信哥白尼的理論基本上是正確的一一地球既繞自己的軸自轉(zhuǎn)，又繞太陽(yáng)運(yùn)轉(zhuǎn)?開(kāi)初，開(kāi)普勒跟先人相同，試圖用獨(dú)愛(ài)輪和大本輪等的組合來(lái)說(shuō)明第谷對(duì)火星的觀察結(jié)果?經(jīng)過(guò)一年半的努力，試驗(yàn)了70次，終于找到了一個(gè)與觀察結(jié)果切合的軌道，憂如湊近成功了?可是很快就發(fā)現(xiàn)，若是將火星的軌跡沿著擬合時(shí)使用的那些實(shí)質(zhì)觀察點(diǎn)延伸下去，那么依據(jù)模型展望的位置跟第谷實(shí)質(zhì)觀察到的火星地址之間會(huì)有度（即8分）的誤差，這個(gè)角度誤差相當(dāng)于時(shí)鐘的秒針在0.022秒的時(shí)間內(nèi)所轉(zhuǎn)過(guò)的角度?誤差很小，但開(kāi)普勒并沒(méi)放過(guò)?他想：是儀器的誤差嗎？據(jù)開(kāi)普勒的研究解析，第谷的儀器和觀察誤差不會(huì)高出2'.或許在冬天的寒夜，第谷的手指凍僵了，視力愚癡了，開(kāi)普勒知道第谷的工作是慎重的，觀察結(jié)果的正確性是完好可以相信的?那么，這8'的誤差就意味著獨(dú)愛(ài)輪和大小本輪的失??！開(kāi)普勒在《新天文學(xué)》中寫道“這大小僅有8'的角，就已經(jīng)為改造天文學(xué)供應(yīng)了手段”?開(kāi)普勒對(duì)第谷這位勤奮的觀察者完好相信，他說(shuō)第谷的觀察決不會(huì)錯(cuò)?于是他否定了自己得出的軌跡曲線，開(kāi)始了新的研究一一火星的軌道不是一個(gè)圓周，而且不會(huì)有這樣一個(gè)點(diǎn)，火星繞這一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)是勻速的?開(kāi)普勒手里掌握著第谷留給他的難得資料，考慮著“火星的軌道應(yīng)該是什么樣的形狀？沿軌道運(yùn)動(dòng)的速度又是怎樣的？”一一兩個(gè)新問(wèn)題開(kāi)普勒相信地球是運(yùn)動(dòng)的，要正確地確定火星的地址第一要正確地確定地球的軌道，以便知道在觀察的日子里地球在什么地址?為了推導(dǎo)地球的軌道，他采用了太陽(yáng)、地球、火星三者在一線時(shí)為起點(diǎn)，經(jīng)過(guò)687天今后，正如哥白尼所說(shuō)的，火星將回到同一點(diǎn)（見(jiàn)右圖），可是地球這時(shí)其實(shí)不在其軌道的同一點(diǎn)（即第一次觀察時(shí)的地址），從地球上看到的太陽(yáng)和火星的方向（相對(duì)恒星而言）是可知的，由此可以確定地球在軌道上的地址?辦理了幾組（每隔687天即一個(gè)“火星年”）記錄后，即可確定地球的軌道形狀了.開(kāi)普勒發(fā)現(xiàn)地球的軌道湊近圓周，太陽(yáng)稍稍走開(kāi)圓心.地球繞太陽(yáng)運(yùn)動(dòng)中，地球距太陽(yáng)近來(lái)時(shí)運(yùn)動(dòng)得快些，距太陽(yáng)遠(yuǎn)時(shí)運(yùn)動(dòng)得慢些.開(kāi)普勒設(shè)想了連接太陽(yáng)和行星的“輪輻條”，并仔細(xì)研究了地球和火星后，觀察到“輻條在相等的時(shí)間內(nèi)掃過(guò)的面積相等”.發(fā)現(xiàn)了“面積定律”——今天叫做“開(kāi)普勒第二定律”.面積定律成了展