第四章第3节 向心力的实例分析教学设计学习目标1、知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，它就是圆周运动的物体所受的向心力 2、会分析汽车、火车转弯时向心力的来源.3、会用牛顿第二定律和向心力公式分析实际问题. 重点与难点重点： 1、理解向心力是一种效果力2在具体问题中能找到是谁提供向心力的，并结合牛顿运动定律求解有关问题难点： 对汽车、火车转弯向心力的分析.情景导入投影视频 师：请同学们观看生活中常见的圆周运动以及赛车在经过弯道时画面，让大家思考我们如何才能使赛车在弯道上不减速通过？ 课件展示自行车赛中赛场和运动员的特点。 学生分组讨论以上问题。提出问题：认真阅读课本P76-P77完成下列问题。翻开“优化探究”P56“新知预习探究” 一、转弯时向心力实例分析. 1、水平路面转弯（1）在水平路面上滑冰运动员和摩托车在拐弯时由谁提供向心力呢？（2）在水平路面上滑冰运动员和摩托车在拐弯时速度过快或转弯半径太小时， 滑冰运动员和摩托车会出现什么现象，为什么？ 2、倾斜路面上转弯（1）在倾斜路面上汽车和火车在拐弯时由谁提供向心力呢（2）火车的轨道是怎样设计的？请分析说明？（3）弯道的限速取决于什么？请分析说明？ 3、空中转弯在天空中鸟和飞机转弯时由谁提供向心力呢？教学过程一、转弯时的向心力实例分析1、水平路面转弯（视频演示）（1）在水平路面上滑冰运动员和摩托车在拐弯时由谁提供向心力呢？在水平面上拐弯时，有向外侧打滑的趋势，地面就会对摩托车产生指向内侧的摩擦力，这时受到三个力的作用：重力G、支持力N和静摩擦力f,其中静摩擦力指向圆心，提供摩托车转弯时所需的向心力F，即F=f.（2）在水平路面上滑冰运动员和摩托车在拐弯时速度过快或转弯半径太小时，滑冰运动员和摩托车会出现什么现象，为什么？ 设摩托车沿半径为R的水平圆形跑道以匀速率v行驶，若摩托车与路面的动摩擦因数为m ，要使摩托车不侧滑，则摩托车行驶的最大速率是多少？解： 由向心力公式：所以，当转弯速度过快或转弯半径太小时，摩擦力不足以提供摩托车转弯时所需向心力。这时候摩托车将发生事故。思考：在现实生活中，公路和铁路的弯道通常是外高内低，为什么这样设计呢？2、倾斜路面上转弯（1）汽车拐弯（视频演示）在倾斜路面上汽车和火车在拐弯时由谁提供向心力呢？重力与弹力的合力提供向心力。分析：（2）火车拐弯（视频演示）（火车的轨道是怎样设计的？ ）铁路的弯道通常外高内低，当车速按照规定速度行驶，火车与铁轨之间无挤压，有利于保养铁轨。求火车转弯的规定速度？通过弯道的规定速度取决于弯道的半径和倾角思考讨论： 如果火车转弯时的速度超过了规定速度，那么哪一道铁轨会受到车轮轮缘挤压？如果火车转弯时的速度小于规定速度，那么哪一道铁轨会受到车轮轮缘挤压？（3）、当火车实际速度V为时，可有三种可能： 当v=v0时：轮缘不受侧向压力当vv0时：轮缘受到外轨向内的挤压力当vv0时：轮缘受到内轨向外的挤压力因此为了保护轮缘和行驶安全，过弯道有速度限制！3、空中转弯鸟转弯时由谁提供向心力呢？飞机(或飞鸟)转弯受力向心力由空气作用力F和重力mg的 合力 提供。匀速圆周运动的实例分析1、水平路面转弯. 静摩擦力指向圆心，提供所需的向心力F，即F=f. 2、倾斜路面上转弯受力特点：由于外侧高于内侧，重力和支持力的合力提供向心力转弯限速取决于拐弯半径和斜面倾角3、空中转弯飞机(或飞鸟)转弯受力向心力由空气作用力F和重力mg的 合力提供。1.在水平面上转弯的汽车，提供向心力的是( )A.重力和支持力的合力 B.静摩擦力C.滑动摩擦力 D.重力、支持力和牵引力的合力2.铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的，弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计不仅与r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关.下列说法正确的是( )A.v一定时，r越小则要求h越大 B.v一定时，r越大则要求h越大 C.r一定时，v越小则要求h越大 D.r一定时，v越大则要求h越大 3.在世界一级方程式锦标赛中，赛车在水平路面上转弯时，常常在弯道上冲出跑道，其原因是（ ）A.是由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘造成的B.是由于赛车行驶到弯道时，没有及时加速造成的C.是由于赛车行驶到弯道时，没有及时减速造成的D.是由于在弯道处汽车受到的摩擦力比在直道上小造成的4、铁路转弯的圆弧半径是300 m，轨距是1 435 mm，规定火车通过这里的速度是72 km/h，内外轨的高度差该是多大时才能使铁轨不受轮缘的挤压？保持内外轨的这个高度差，如果火车的速度大于或小于72 km/h，会分别发生什么现象？说明理由。(tansin) 思路点拨解此题的关键有两点： (1)正确分析铁路转弯处内、外轨的结构及火车轮缘结构。 (2)确定火车转弯时的圆平面及向心力的来源。