導語：如何才能寫好一篇圓周運動，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

1自制多功能圓周運動演示儀

1.1材料準備

化學實驗室用中號軟木塞一個（橡皮或塑料制品、廢紙），無彈性細軟線約100 cm，100 g金屬塊（或石塊），廢舊透明硬塑膠筆桿（中空、兩端有孔，長度約12 cm，細孔端口內(nèi)壁較光滑），如圖1（a）所示。

1.2制作過程

（1）將軟木塞（橡皮）削制成直徑約1 cm的小A球或?qū)U紙壓成直徑為1 cm的紙球。

（2）沿小球直徑打一細孔穿線并拴牢固。

（3）把細線的另一端從透明硬塑膠筆桿的小孔穿過筆桿粗端口，已拴好的小球在細孔一側(cè)。

（4）把細線自由端拴在金屬塊上，使小球與金屬塊之間細線總長大約為70 cm。

如圖1（b）所示為制成的多功能圓周運動演示儀實物圖。

2用自制的多功能圓周運動演示儀演示各種類型的圓周運動

2.1線拴小球的各種平面圓周運動

水平面內(nèi)圓周運動，將小球至細孔間留有合適的線長作為圓周運動的半徑，手捂硬筆桿同時固定筆桿粗端口細線，在水平桌面作圓周運動，也可以在空間水平面做圓周運動，還可在空間完成任意傾斜面圓周運動，演示小球豎直平面圓周運動，如圖2所示。

2.2桿連小球的各種圓周運動

水平面內(nèi)，桿連小球做豎直平面圓周運動，傾斜面圓周運動、演示桿連小球圓周運動時，先用右手捂住筆桿，再用中指或無名指拉緊細線，使小球緊靠在筆桿小口端，將細線纏繞在無名指上，確保小球與桿“粘接”的牢固，如圖3所示。

2.3演示桿與繩相連的圓周運動

手捂筆桿端口粗的一端后固定線長，同時手捂筆桿和金屬塊，保持筆桿水平，伸直右手臂，演示者以自身豎直軸線為轉(zhuǎn)軸做圓周運動，小球隨手臂一起做圓周運動，讓學生觀察確認小球圓周運動的平面，圓心位置，圓周半徑是否等于手臂加筆桿的總有效長度，分析小球受力。這個演示，可以讓學生透徹理解游樂場中的飛椅，飛行員的特殊訓練所作的圓周運動，如圖4所示。

2.4演示圓錐擺運動

右手捂住金屬塊調(diào)整小球一側(cè)合適線長，將另一側(cè)線纏繞在右手某手指上固定，右手緊捂筆桿，筆桿小孔端固定，懸吊小球使小球在水平面作圓周運動，如圖5所示。

2.5演示兩物體同周期的圓周運動

將細線完全纏繞在筆桿上，讓小球和金屬塊分別緊貼在筆桿的兩端，以筆桿上的某點為固定點在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，小球和金屬塊同時做圓周運動，小球與金屬塊圓周運動的周期和角速度相同，運動半徑不同，如圖6所示。

2.6演示小球作半徑變化的圓周運動

左手托金屬塊，右手捂筆桿豎直，小球在上方略有下垂，旋轉(zhuǎn)筆桿使小球作半徑為幾厘米的水平圓周運動，達到一定運動速度后，左手放下金屬塊，通過旋轉(zhuǎn)加大小球圓周運動速度，從而加大小球圓周運動半徑，觀察金屬塊被提起；保持速度不變觀察金屬塊停在某一高度；右手停止轉(zhuǎn)動筆桿減小小球速度，小球圓周運動半徑減小，金屬塊下降。反復(fù)幾次讓學生感受圓周運動向心力大小、速度大小、半徑大小間的關(guān)系，如果學生自己做實驗，就能切身體會圓周運動的小球速度變化時，能提供的向心力為金屬塊重力大小一定，需要的向心力在速度變大時增大，因為供需不平衡，小球作半徑變大的圓周運動。同理速度減小時需要的向心力減小，而提供的向心力的金屬塊重力大小不變，使得供需不平衡，小球作半徑減小的圓周運動。此項演示不僅能夠提供離心運動、向心運動實驗事實，還能引導學生對比理解人造衛(wèi)星變軌問題，如圖7、8所示，可謂一舉多得。

2.7演示單擺的簡諧運動

右手同時捂緊金屬塊、筆桿，細線全留在小球一側(cè)，

讓筆桿水平，使懸吊小球在豎直平面內(nèi)作小角度擺動，如圖9所示。

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易錯1漏掉重力

例1一內(nèi)壁光滑的環(huán)形細圓管，位于豎直平面內(nèi)，環(huán)的半徑為R（比細管的半徑大得多），圓管中有兩個直徑與細管內(nèi)徑相同的小球（可視為質(zhì)點）。A球的質(zhì)量為m1，B球的質(zhì)量為m2。它們沿環(huán)形圓管順時針運動，經(jīng)過最低點時的速度都為v0。設(shè)A球運動到最低點時，B球恰好運動到最高點，若要此時兩球作用于圓管的合力為零，那么m1、m2，R與v0應(yīng)滿足關(guān)系式是

錯解依題可知在A球通過最低點時，圓管給A球向上的彈力N1為向心力，則有

B球在最高點時，圓管對它的作用力N2為向心力，方向向下，則有

因為m2由最高點到最低點機械能守恒，則有

錯解原因錯解形成的主要原因是向心力的分析中缺乏必要的受力分析。

分析解答首先畫出小球運動達到最高點和最低點的受力圖，如圖1所示。A球在圓管最低點必受向上彈力N1，此時兩球?qū)A管的合力為零，m2必受圓管向下的彈力N2，且N1=N2。

評析比較復(fù)雜的物理過程，如能依照題意畫出草圖，確定好研究對象，逐一分析就會使問題變得簡單明了。再找出其中的聯(lián)系就能很好地解決問題。

易錯2亂套公式V=gR解題

例2如圖2所示，一擺長為L的擺，擺球質(zhì)量為m，帶電量為-q，如果在懸點A放一正電荷q，且正、負電荷間存在沿二者連線的引力，引力大小F=Kq2L2。要使擺球能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運動，則擺球在最低點的速度最小值應(yīng)為多少？

易錯3物理過程分析不清錯解

例3用長L=1.6m的細繩，一端系著質(zhì)量M=1kg的木塊，另一端掛在固定點上?，F(xiàn)有一顆質(zhì)量m=20g的子彈以v1=500m/s的水平速度向木塊中心射擊，結(jié)果子彈穿出木塊后以v2=100m/s的速度前進。問木塊能運動到多高？（取g=10m/s2，空氣阻力不計）

錯解在水平方向動量守恒，有

①式中v為木塊被子彈擊中后的速度。木塊被子彈擊中后便以速度v開始擺動。由于繩子對木塊的拉力跟木塊的位移垂直，對木塊不做功，所以木塊的機械能守恒，即

h為木塊所擺動的高度。解①②聯(lián)立方程組得到v=8m/sh=3.2m

錯解原因這個解法只片面考慮了機械能守恒，忽視了能否滿足沿圓周軌道運動的條件，是錯誤的。實際上，h=3.2m，就是木塊擺動到了B點。如圖3所示，則它在B點時的速度vB應(yīng)滿足方程

mg=Mv2BL。

這時木塊的重力提供了木塊在B點做圓周運動所需的向心力。解上述方程得

vB=gL=4m/s

如果vB＜4m/s，則木塊不能升到B點，在到達B點之前的某一位置以某一速度開始做斜向上拋運動。而木塊在B點時的速度vB=4m/s，是不符合機械能守恒定律的，木塊在B點時的機械能為（選A點為零勢能點）

EB=mgh+12Mv2B

=1×10×3.2+12×1×42=40J

木塊在A點時的機械能為

EA=12Mv2=12×1×82=32J

兩者不相等?？梢娔緣K升不到B點，而是升至h＜3.2m的某處。

事實上，在木塊向上運動的過程中，速度逐漸減小。當木塊運動到某一臨界位置C時，如圖4所示，木塊所受的重力在繩子方向的分力恰好等于木塊做圓周運動所需要的向心力。此時繩子的拉力為零，繩子便開始松馳了。木塊就從這個位置開始，以此時刻所具有的速度vC作斜上拋運動。木塊所能到達的高度就是C點的高度和從C點開始的斜上拋運動的最大高度之和。

評析物體能否做圓周運動,是看物體所受合力能否提供物體需要的向心力。若不能提供，物體將離開軌道。

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勻速圓周運動的條件：

1、具有初速度（初速度不為零）；

2、始終受到大小不變，方向垂直于速度方向，且在速度方向同一側(cè)的合外力。

勻速圓周運動定義：質(zhì)點沿圓周運動，如果在任意相等的時間里通過的圓弧長度都相等，這種運動就叫做“勻速圓周運動”，亦稱“勻速率圓周運動”。因為物體作圓周運動時速率不變，但速度方向隨時發(fā)生變化。所以勻速圓周運動的線速度每時每刻都在發(fā)生變化。

（來源：文章屋網(wǎng) ）

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關(guān)鍵詞：勻速圓周運動；教法；物理概念；物理規(guī)律；學習效率

教師想要提高中職物理教學中“勻速圓周運動”知識的教學效率，需要加強引導學生對于這部分知識的理解，使其能夠準確掌握圓周運動的規(guī)律和本質(zhì)。只有這樣，才能夠提高“勻速圓周運動”教學的效率，才能提高學生學習物理知識的興趣和信心，進而提高學生的物理能力，促進學生效果的提升。因而，文章針對勻速圓周運動的教學方法展開分析研究，就具有一定的現(xiàn)實指導意義。

一、加深學生對于物理概念的了解

勻速圓周運動是指質(zhì)點沿圓周運動，如果在相等的時間內(nèi)通過的弧長相等，就稱質(zhì)點在做勻速圓周運動。其主要條件就要求有一定的初速度，并且受到一個大小不變、始終跟速度垂直的力的作用。教師在教授學生相關(guān)知識的時候，一定要讓學生對于概念定義有一個清晰的認識。例如，勻速圓周運動的軌跡是曲線，所以可以用距離和時間的關(guān)系來判斷運動的速度。因為物體在運動的過程中方向始終指向圓心，所以其屬于一個變量，通過這樣的講解能夠引入線速度的概念。同時，質(zhì)點繞中心轉(zhuǎn)動的時間短，速度快，所以通過轉(zhuǎn)過的角度和時間，就能夠得出角速度和周期。這樣的講解會讓學生更加容易接受，同時學生在理解的時候也會變得更加簡單，有利于學生更加輕松地掌握勻速圓周運動相關(guān)知識。

二、通過演示實驗的方式，使學生更加了解物理規(guī)律

演示實驗在學習“勻速圓周運動”相關(guān)知識方面有著重要的幫助作用。通過教師進行的演示實驗，能夠讓學生更加直接地觀看到物理現(xiàn)象，從而對于物理知識的理解會更加深刻。同時，在觀看演示實驗，很好地掌握了物理知識之后，能夠讓學生在需要的時候更加準確地使用所學習的知識。例如，在學習“曲線運動的條件”的時候，教師可以給學生演示拋粉筆的實驗，然后引導學生說出包括力和速度，并且速度與力不在同一條直線上。通過這樣的演示方法，使學生能夠更加準確地記憶相關(guān)知識，在很長一段時間內(nèi)都不會忘記。

三、充分開展合作學習，保證學生學習的效率

合作學習對于提高教學效率，提高學生學習能力有著重要的幫助作用，尤其是在勻速圓周運動這樣比較難的知識學習過程中。例如，在對于勻速圓周運動有了初步了解的時候，可以讓學生開展合作學習，研究有哪些物體的運動是勻速圓周運動，通過研究，學生會說出有摩天輪、汽車或火車的轉(zhuǎn)彎等。這樣學生就能夠掌握更多的案例，在以后的學習中對于知識會有更好的了解。

四、充分利用多媒體教學的幫助作用

在中職“勻速圓周運動”教學過程中應(yīng)用多媒體，會使教學效果更加顯著，學生學習的效果也會明顯提高。因為勻速圓周運動中許多實驗在進行起來會有一定的問題。這個時候就可以充分利用多媒體的演示功能，使學生更加直觀地觀看實驗，從而對于相關(guān)知識有更加清楚的了解。例如火車轉(zhuǎn)彎、托盤水平轉(zhuǎn)動等實驗，都能通過多媒體展示出來，讓學生在細致的觀看中更加清楚物理概念，從而有效保證中職“勻速圓周運動”相關(guān)知識教學的效率，使學生的綜合能力得到提高。

五、注重教學評價，使學生能夠更加準確地掌握知識

教師在開展教學的時候，進行一些有效的教學評價也是提高教學效率的重要手段。因為通過科學的評價方式，會讓學生的學習積極性有所提高，同時會使學生的學習成效更加明顯。例如，在學習“汽車過橋”問題的時候，根據(jù)支持力和重力大小關(guān)系的不同，能夠判斷汽車是超重還是失重等情況，從而了解到汽車過的橋是哪一種類型。在學習這些知識的時候，教師對于學生所得出的結(jié)論應(yīng)該有明確的指導，加強評價，使學生能夠明確自己的結(jié)論，從而開展適當?shù)闹R記憶。

綜上所述，熟練掌握中職“勻速圓周運動”相關(guān)知識，能夠使學生的理解能力得到有效提高。同時，還能讓學生思考問題和解決問題的能力得到有效提高，對于學生更好地開展學習和生活提供重要的幫助作用。所以，教師在開展教學的時候，應(yīng)該豐富教學方法，優(yōu)化教學模式，讓學生能夠從物理知識中找到事物發(fā)展的規(guī)律，從中感悟出道理，起到真正教學的目的。

參考文獻：

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在豎直平面內(nèi)的圓周運動，是有重力參與提供向心力的，如果沒有其他的切向力，豎直面上的圓周運動肯定是非勻速率的，機械能是守恒的，在水平直徑以上，圓周運動的每個位置都可能是某個速度條件下，各點均存在一定的速度臨界值，物體存在能做圓周運動的臨界條件.

為此，筆者將以繩模型為基點，研究圓周運動，水平直徑以上各點的臨界速度，并將彈力的方向指向圓心和背向圓心分為兩種情況并結(jié)合具體事例進行分析：

1水平直徑以上各點彈力的方向指向圓心

例如系在繩上的小球，過山車……

T+mgsinθ=mv2R2，

當T=0時v臨界=gRsinθ.

在水平直徑以上各點不脫離軌道因而可做完整圓周運動的條件是v≥gRsinθ.

例1如圖2，一個長為a的細線系著一個小球懸掛在O點靜止不動.若使小球獲得一個水平初速度為v0=（2+3）ag，略去空氣阻力.證明：小球的運動軌跡經(jīng)過O點.

分析與解小球運動軌跡會通過懸點O，是因為線繩在水平直徑上方與水平直徑成某一角度α時，線繩不再張緊，小球開始脫離圓軌道而做斜上拋運動，如圖3所示.我們先來求出繩上張力為零時，小球達到臨界速度v=gasinθ時的方位角α.整個運動過程中只有重力做功，機械能守恒，則有

12mv2=12m（（2+3）ag）2+mga（1+sinα），

3agsinα=v20-2ag，sinα=33.

故這個位置在距水平直徑h=33a高處.

此后，小球做斜上拋運動，以拋出點為原點建立直角坐標系xO′y，我們從豎直方向分運動求出當小球豎直位移為-h的歷時t：

-h=vtcosα-12gt2；

將h=33a，cosα=63，v=33ag

代入后整理得3gt2-223agt-23a=0，

由此方程解得符合題意的時間為t=23ag；這段時間內(nèi)小球完成的水平位移為

x=vtsinα=33ag?23ag?33=63a=acosα，

說明小球做斜拋運動過程中，經(jīng)過了坐標為（63a，-33a）的懸點O.

2在水平直徑以上各點的彈力方向背離圓心的情況

例如車，過拱橋……

mgsinθ-N=mv2R2，

當N=0，v臨界=gRsinθ.

在水平直徑以上的各點，不脫離軌道而做完整圓周運動的條件是

v≤gRsinθ.

篇6

一、平拋運動與勻速圓周運動的相關(guān)例題分析

例如，勻速圓周運動的加速度的方向.在傳統(tǒng)意義上，下面所介紹的認識勻速圓周運動的加速度方向是較為常見的：用細線系一個小石塊，手握細線的另一端把它掄起，使它繞手做勻速圓周運動；由于受到細線的牽引所給予的一個力的作用，因此并沒有按照切線方向飛出去，從而我們可以認為，勻速圓周運動狀態(tài)下的物體的運動方向加速度方向為運動的圓心.該教學思路經(jīng)過多年的實踐，得到了廣泛的應(yīng)用.但是我們必須認識到，這種通過一個特例得到的結(jié)論，實際上是沒有驗證過程而就進行推廣到一般情況的典型.雖然是課堂教學過程中通過這一方式為學生的學習提供一個例子，無可厚非，但是如果長此以往，必然導致學生習慣以偏概全，因此可以提出如下問題：做勻速圓周運動的物體的加速度沿什么方向？首先需要對過去的思路進行模仿，得出結(jié)論：在這兩種情形中，加速度的方向是指向圓心的.然后用運動學的方法分析速度矢量的方向，得出一般性的結(jié)論.

又如，拋體運動.在傳統(tǒng)教學中，對于拋體運動的講解主要是把重點放在平拋運動上，而作為一個枯燥無味的知識點，對學生的要求是“會用運動合成與分解的方法分析拋體運動”，這一要求直接為教師的課堂授課方法和內(nèi)容作出了限制.根據(jù)新課程標準的精神，在這一方面新教科書作出了突破，通過對質(zhì)點處于平面內(nèi)運動狀態(tài)下的常規(guī)解題方法，形成如下教學層次：

（1）為了更好地體現(xiàn)普遍性，通過塊狀紅蠟的實際運動狀態(tài)作為研究實例進行說明，從而推導出具有普遍意義的方法.紅蠟塊問題實際上在教學過程中，主要針對影響其運動狀態(tài)的分速度來進行加速度和運動軌跡的推導，而接下來的例題的應(yīng)用，主要目的則是在于通過加速度來對紅蠟在運動狀態(tài)下相互垂直的兩個方向上的分速度的求解.

（2）已知模型飛機在起飛一刻的速度和仰角度數(shù)，要求求解它在水平方向和豎直方向的分速度情況.要讓學生在求解過程中認識到：平面運動狀態(tài)下的物體運動可以分解為兩個相互垂直的方向而進行分別研究.

（3）把這個道理應(yīng)用于平拋運動.誠如上述的塊狀紅蠟的運動問題的求解程序，我們可以對拋體運動的軌跡和速度的具體情況進行更為有效的表達.

（4）如果拋體運動在拋出的時刻的速度客觀上并不以水平方向作為主要的運動方向，那么學生不僅僅學習到了平拋運動的解題方法，同樣也能夠?qū)ο嚓P(guān)的問題形成自己的解題思路：兩個方向上的受力兩個方向上的運動方程兩個方向上的位置與時間的關(guān)系平面中的運動軌跡（消去t）平面中速度的大小和方向（勾股定理、三角函數(shù)）……

二、兩種運動的教學思路反思

1.轉(zhuǎn)變物理教學理念

作為教學行為的核心理論支撐點，教學理念在物理教學過程中的重要性是不言而喻的.在新課程背景下，教師應(yīng)該改變傳統(tǒng)意義上的物理教學理念，不僅僅為學生創(chuàng)新能力和動手能力的培養(yǎng)提供更為合理的指導，而且要加強對物理教學理論方面的學習，從而準確掌握新教材，提升新教材的利用效率.

2.豐富物理專業(yè)學識

必要的物理專業(yè)知識是每一位物理教師都必須掌握的.在新教材的實際應(yīng)用過程中，這一要求同樣沒有改變.尤其是對于物理著作以及物理論文等文獻的研究和探索，更是提升自身課堂教學水平的有效途徑.

3.教學基本策略方面

以相應(yīng)的教學理論和學科專業(yè)為基礎(chǔ)，物理教師在實際教學過程中，還應(yīng)該主動地采用合理的策略，縮短適應(yīng)新課改的周期.

（1）進行物理課案例研究，反思教學的可行性

教學案例的選擇，對于課堂教學效果的影響是非常明顯而直觀的.案例的有效應(yīng)用和探討，是教師進行有效教學的基礎(chǔ)，在實際教學過程中有著重要的意義.

（2）課后小結(jié)與反思筆記，促成教學反思的常規(guī)性

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一、 汽車過拱形橋和凹形橋情形對比

當汽車過凸形橋汽車做圓周運動，到達最高點時，汽車受到向下的重力和向上的支持力，這兩個力的合力提供了圓周運動的向心力，方向豎直向下即指向圓心，依據(jù)圓周運動的動力學方程：mg-F=m .

當v增大時，F(xiàn)減小，當F減小到0時，v= ，v＞ 時車將脫離橋面，發(fā)生飛車. 因此當汽車過拱形橋最高點時，為了汽車不騰空，要求行駛的速度不能太快，要小于 .

當汽車過凹形橋時，汽車也做圓周運動，當過最低點時，汽車受到向下的重力和向上的支持力，這兩個力的合力提供了圓周運動的向心力，由于圓心在最低點的正上方，因此合力豎直向上指向圓心，依據(jù)圓周運動列動力學方程：F-mg=m .

依據(jù)表達式，當v增大時，F(xiàn)增大，當汽車過凹形橋最低點時由于速度過大，輪胎對橋面的壓力很大，對輪胎和橋面都有磨損，因此過凹形橋最低點時汽車的速度也不能過大.

比較過拱形橋和凹形橋時橋面受到的壓力的大小，前者比后者壓力小.

二、 繩球模型

如圖3所示，質(zhì)量為m的小球，被一長為r的輕繩系著在豎直平面內(nèi)做圓周運動（不計阻力），分析小球在最高點和最低點的受力情況和運動情況.

1. 在最高點時，對小球受力分析，一般小球的受力有兩種情況：

當v＞ ，小球受重力和拉

力時，動力學方程：F+mg=m ；

當v= ，小球只受重力作用，依據(jù)動力學方程mg=m ；

當v＜ ，由于小球只受重力作用，過最高點的最小速度v= ，速度再小小球就不能過最高點，而是沒到最高點就掉下來.

2. 在最低點時，小球受力只有一種情況：

小球受到向下的重力和向上的拉力，這兩個力的合力提供了圓周運動的向心力，動力學方程為：mg-F=m .

“繩球模型”的處理方法可以遷移到處理內(nèi)側(cè)軌道和水流星的問題中.

三、 內(nèi)側(cè)軌道――翻滾過山車

游樂場里的過山車可以底朝上在圓軌道上運行，游客卻不會掉下來，要保證過山車安全通過最高點，對過山車過最高點時的速度有什么要求？

過山車在豎直面內(nèi)做圓周運動，其特點與“繩球模型”類似.

當在最高點時，物體受到豎直向下的重力和豎直向下的支持力，

依據(jù)動力學方程F+mg=m .

從表達式中可知，物體的速度越大，物體與內(nèi)側(cè)軌道擠壓得越緊，物體越不容易掉下來，當v= 時，物體只受重力作用，所受合力最小，這是能過最高點的臨界條件，當v＜ 時，物體過不了最高點而會掉下來.

四、 水流星

許多人都看過雜技表演“水流星”，一根細繩系著盛水的杯子，演員掄起杯子，杯子就做圓周運動，不管演員如何掄，水都不會灑落，這里精彩的表演蘊含著深奧的物理道理.

如果盛水的杯子是靜止的，把他倒過來，水就會在重力的作用下灑出來，當把杯子掄起來到達最高點時，水做圓周運動，受到向下的重力和杯底對它向下的壓力，兩個力的合力提供了圓周運動的向心力.

依據(jù)動力學方程F+mg=m ，

從表達式中可以看到，只要v≥ ，則F≥0，水要受到杯底的擠壓力，由牛頓第三定律得，水對杯子要有個向外的壓力，v越大，水對杯底的壓力越大，越不容易灑落，而v= 正是水和杯子順利通過圓周運動最高點的臨界值，因此演員只要保持杯子在最高點的速度不小于 ，他的表演總會成功.

五、 輕桿模型

如圖7所示，輕桿一端固定一小球，小球另一端為固定轉(zhuǎn)軸，桿 固定軸在豎直面內(nèi)做圓周運動.

1. 在最高點時小球受力有三種情況：

當小球只受重力作用時，由動力學方程：mg=m ，此時v= ；

當v≥ 時，小球受到豎直向下的重力和桿對球豎直向下的拉力，兩個力的合力提供向心力，由動力學方程：F+mg=m ；

當0≤v＜ 時，小球受到豎直向下的重力和桿對球豎直向上的支持力，兩個力的合力提供向心力，由動力學方程：mg-F=m .

2. 在最低點，小球受力只有一種情況：

小球受到向下的重力和向上的拉力，這兩個力的合力提供向心力，由動力學方程F-mg=m .

六、 細管軌道

篇8

1、知識與技能：

①進一步加深對向心力的認識，會在實際問題中分析向心力的來源。

②培養(yǎng)學生獨立觀察、分析問題、解決問題的能力，提高學生概括總結(jié)知識的能力。

2、過程與方法：

①通過對幾個圓周運動的實例分析，掌握牛頓第二定律分析向心力的方法。

②調(diào)查公路轉(zhuǎn)彎處或鐵路拐彎處的傾斜情況，培養(yǎng)學生運用物理知識解決一些實際問題的能力。

3、情感態(tài)度與價值觀：

①通過向心力在具體問題中的應(yīng)用，培養(yǎng)學生將物理知識應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實踐的意識。讓學生獨立完成一些問題的分析，體驗獨立解決問題的愉悅。

【教法分析】

這是圓周運動的很實用的一節(jié)，也是獲取物理學習方法很重要的一節(jié)，也是獲取物理學習方法很重要的一節(jié)，教師要善于利用已有知識讓學生自己動手推導出向心力公式和進行正確的受力分析，然后列方程、解方程，進而熟練運用牛頓第二定律解決向心力問題的一般思路與方法。

【學法分析】

學生要熟練掌握受力分析、利用牛頓第二定律解決問題的一般思路與方法，更進一步明確向心力的來源，理解向心力。是要求學生多動手，多動腦。

【重點、難點】

分析具體問題中向心力的來源，離心現(xiàn)象的理解。

【教學課時】

2課時

【教學媒介及素材】

火車轉(zhuǎn)彎視頻、雨傘甩雨滴視頻、洗衣機脫水桶轉(zhuǎn)動視頻、汽車轉(zhuǎn)彎視頻、航天器中的失重現(xiàn)象視頻。

【教學過程設(shè)計】

Ⅰ引入課題

生活中的圓周運動有很多，請同學們思考一下生活中的圓周運動，舉一些實例。

（一）鐵路的彎道

［提問］標準公路在拐彎處路面有什么特點？對司機有什么好處？答:外側(cè)高，內(nèi)側(cè)低。在拐彎時，司機幾乎不用轉(zhuǎn)方向盤。那么火車轉(zhuǎn)彎會是什么情況呢？接著放火車轉(zhuǎn)彎視頻。

通過分析火車轉(zhuǎn)彎和汽車轉(zhuǎn)彎情況類似，火車轉(zhuǎn)彎時，具有向心加速度是什么力使它產(chǎn)生向心加速度呢？如果內(nèi)外軌道一樣高，外側(cè)車輪的輪緣擠壓外軌，使外軌發(fā)生彈性形變，外軌對輪緣的彈力就是火車轉(zhuǎn)彎時的向心力。如果在轉(zhuǎn)彎處使外軌略高于內(nèi)軌，那么鐵軌對火車的支持力的方向垂直于軌道指向內(nèi)側(cè)彎道，它與重力的合力指向圓心，為火車轉(zhuǎn)彎提供了一部分向心力，這就減輕了輪緣與外軌的擠壓。

［歸納總結(jié)］在修筑鐵路時，根據(jù)彎道的半徑和規(guī)定的行駛速度，適當選擇內(nèi)外軌高度差，使轉(zhuǎn)彎時所需的向心力幾乎完全由重力和支持力的合力提供。

（二）拱形橋

［創(chuàng)設(shè)問題情境］水平路面上行駛的汽車，所受重力、支持力是一對平衡力，但在過拱形橋和凹形橋時，所受重力和支持力是否也是一對平衡力？教師根據(jù)創(chuàng)設(shè)的問題情境讓學生展開討論。

［分析］如果汽車在水平路面上勻速行駛或靜止時，在豎直方向上受重力和地面的支持力，并且二力平衡。如果是拱形橋，汽車以某一速度通過橋的最高點時，橋面受到的壓力如何呢？分析得出，汽車在共性橋的最高點時，對汽車受力分析，向心力由重力和支持力的合力提供，而且重力大于橋?qū)ζ嚨闹С至Γ移噷虻膲毫蜆驅(qū)ζ嚨闹С至κ且粚ο嗷プ饔昧?，大小相等、方向相反、作用在同一條直線上。

［總結(jié)］汽車對橋面的壓力小于汽車的重力。當汽車行駛的速度越大時，汽車對橋面的壓力越小。

［置疑］如果橋面是凹下去的凹形橋，汽車行駛在下面時，橋面受到的壓力如何呢？

［分析］學生根據(jù)上面分析拱形橋的思路，自己分析汽車通過凹形橋時對橋面的壓力并得出結(jié)論，汽車對橋面的壓力大于汽車的重力，

(三)航天器中的失重現(xiàn)象

［創(chuàng)設(shè)問題情境］讓學生自己閱讀課本上思考與討論的部分，把地球看做一個巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑，地面上有一輛汽車，重量是G，地面對汽車有支持力的作用，汽車沿南北方向不斷加速。根據(jù)上面的分析，汽車速度越大，地面對它的支持力就越小，會不會出現(xiàn)這樣的情況呢？速度大到一定程度時，地面對車的支持力為0？這時駕駛員與座椅的壓力是多少？駕駛員軀體各部分之間的壓力是多少？他這時可能有什么感覺？

［總結(jié)］人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機等航天器進入軌道后可近似認為繞地球做勻速圓周運動，此時航天器所受地球的萬有引力提供了衛(wèi)星做圓周運動的向心力。航天器中的人和物隨航天器一起做園中運動，其向心力也是由萬有引力提供的，此時萬有引力全部用來提供向心力，不對其他物體產(chǎn)生壓力，即里面的人和物處于完全失重狀態(tài)。

（四）離心運動

［提問］物體做圓周運動時，如果某一時刻，向心力突然消失，物體將會怎樣呢？那就是我們要學習的離心運動，播放雨傘甩雨滴視頻、洗衣機脫水桶轉(zhuǎn)動視頻，提高學生認真觀察生活中的圓周運動。讓學生帶著以下三個問題自己看書，總結(jié)規(guī)律。問題一：什么是離心運動？問題二：離心運動的應(yīng)用有哪些？問題三：離心運動的危害和防止。

［分析］做圓周運動的物體，由于慣性，總有沿著切線方向飛去的傾向。但它沒有飛去，這是因為向心力在拉著它，使它與圓心的距離保持不變。一旦向心力突然消失，物體就沿切線方向飛去。比如我們播放的視頻，雨傘轉(zhuǎn)動的時候雨滴還沒有飛出，當雨傘停止時雨滴由于慣性而飛出，這是日常生活中我們切身經(jīng)歷的現(xiàn)象。出了向心力突然消失這種情況外，在合力不足以提供所需要的向心力時，物體雖然不會沿切線飛去，也會逐漸遠離圓心。這里描述的運動叫離心運動，接下來請學生思考一個問題，在什么情況下物體會做近心運動呢？經(jīng)過討論讓學生自己討論得出結(jié)論：向心力過大時，物體會做近心運動。

【教學反思】

本節(jié)課要注重讓學生多思考，多練習，培養(yǎng)學生熱愛生活，認真觀察生活現(xiàn)象的習慣。讓學生自己總結(jié)也有利于提高學生自己分析問題解決問題的能力。在課堂教學中學生參與討論的積極行特別高，有的同學能舉出很合適的例子，比如講到離心運動時，提問學生生活中的離心運動有哪些時，有的同學舉手發(fā)言，舉到了雨傘的例子，轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)停一停，其他的同學頓時恍然大悟，有的同學提問為什么洗衣機脫水筒不停呢？這樣的舉例和問題都是高效課堂的保證。我覺得在以后的教學過程中，不光要讓學生體驗到視覺的沖擊，更要讓每一位學生從心里上對物理產(chǎn)生濃厚的興趣，促使自己不斷不探索、不斷去發(fā)現(xiàn)，從中學時代培養(yǎng)學生的認識發(fā)現(xiàn)能力，希望中國早日出現(xiàn)像愛因斯坦一樣偉大的物理學家。

【教學創(chuàng)新】

讓學生分組討論，自己總結(jié)結(jié)論，然后把不同結(jié)論進行比較，讓各小組代表進行辯論，從而充分調(diào)動學生的學習熱情和積極性。

【板書設(shè)計】

一、 鐵路的彎道

適當選擇內(nèi)外軌高度差，使轉(zhuǎn)彎時所需的向心力幾乎完全由重力和支持力的合力提供。

二、 拱形橋

汽車對橋面的壓力小于汽車的重力。當汽車行駛的速度越大時，汽車對橋面的壓力越小。

三、 航天器中的失重現(xiàn)象

篇9

一、圓周運動核心考點揭秘

勻速圓周運動中，向心力與物體所受到的合外力息息相關(guān)，其與合外力的方向相同，指向圓周中心，且二者大小相等.向心力作為圓周運動的要素之一并沒有某種確定性，其是由力的作用效果命名的，旨在改變物體線速度的方向，涉及的物理公式包括F=mv2r、F=mw2r、F=m（2πT）2r.向心加速度是一個變化的加速度，其方向處于變化之中，但總是沿著半徑指向圓心，用于描述物體速度方向變化導致速度變化快慢的物理量.通過公式a=v2R可以知道，當物體處于勻速圓周運動且線速度一定時，其圓周半徑恰與向心加速度成反比； 經(jīng)過變式a=（wr）2r=w2r，知勻速圓周運動中，當物體角速度一定時，圓周半徑恰與向心加速度成正比；再由a=r（2πT）2知道，勻速圓周運動中，若物體運動周期一定，則圓周半徑恰與向心加速度成正比.按照量與量間的比例關(guān)系求解勻速圓周運動的必備元素，能夠使解題效率大大提高.變速圓周運動中，因為向心力不再等于合外力，其與合外力在圓心方向的一個分力相等，一般向心力只能改變物體運動的方向，物體運動的速度大小由合外力在切線方向上的分力決定.豎直面內(nèi)的圓周運動問題是高考考察的重點，由于其既存在能量守恒問題，又有臨界問題，為高考再創(chuàng)知識綜合提供條件.需要強調(diào)的是，在豎直面內(nèi)物體做變速圓周運動，當其位于圓周最高點時速度并不為零.

二、 圓周運動五大高頻考點典析

1.圓周運動的快慢

線速度、角速度、頻率、周期以及轉(zhuǎn)速等物理量均與圓周運動快慢密切相關(guān)，這些物理量之間存在著一定的聯(lián)系、區(qū)別，分別于不同側(cè)面對圓周運動快慢進行物理描述.一般地，以上物理量存在以下幾方面的聯(lián)系：v=wr，w=2πT，f=1T，n=60f.

例1圖1中的傳動裝置中，A、B、C三輪的半徑大小的關(guān)系是rA=rC=2rB，A、B兩輪同軸轉(zhuǎn)動.假設(shè)皮帶不打滑，那么三輪的角速度之比、三輪邊緣的線速度大小之比分別為多少？

分析皮帶問題具有同一個轉(zhuǎn)軸的輪子上的點所具有的角速度相同；而皮帶連接的兩輪邊緣上的點則應(yīng)具有一致的線速度.

解因為皮帶不打滑，所以B、C兩輪線速度大小相等，即vB=vC，由v=ωR可知wB∶wC=rC∶rB=2∶1.因為A、B兩輪同軸轉(zhuǎn)動，可知wA=wB，vA∶vB=rA∶rB=2∶1.綜上，A、B、C三輪角速度之比wA∶wB∶wC=2∶2∶1，vA∶vB∶vC=2∶1∶1.

2.臨界問題

圓周運動在電磁場方面的運用甚廣.當粒子進入有邊界的磁場時，會因為邊界條件的不同而產(chǎn)生臨界狀態(tài)問題，例如，遇到帶電粒子恰好不能從某個邊界射出磁場的條件時，就可以借助邊界條件確定粒子運動軌跡、時間、半徑等等.

例2如下圖所示，某一質(zhì)量為m，帶電量為q的粒子（重力忽略不計），正以速度v從a點平行射入第一象限區(qū)域，為了使該粒子以垂直于x軸的速度v從b點射出，可以適當添加部分磁感應(yīng)強度為B、垂直于該平面的勻強磁場.假設(shè)該磁場只分布在某一圓形區(qū)域內(nèi)，請求出此磁場的區(qū)域最小半徑.

解由題意可知，若無磁場作用，粒子將不受力的作用一直保持勻速直線運動.當加入磁感應(yīng)強度為B的磁場時，質(zhì)點會做半徑為r的圓周運動，qvB=mv2r，得r=mvqB.

粒子從b點射出說明其在磁場中運動的軌跡是以r為半徑的1/4圓周，且這段圓周恰好與入射速度的延長線、出射速度反向延長線相切.要想使磁場作用的范圍最小，則只有當兩個切點的連線為磁場直徑時最為貼切.所以該圓形磁場的區(qū)域最小半徑應(yīng)為： R=12r2+r2=22r=2mv2qB.

3.向心力分析

物體做圓周運動時，需要向心力的作用使其避免脫離軌道.一般情況下，向心力的大小可根據(jù)物體運動時的線速度、角速度、周期求解.向心力作為效果力在不同問題中涉及性質(zhì)力的種類有所不同.

例3已知在水平方向的勻強電場中存在一長度固定的不導電細線，將其固定于O點，一端連接電量為+q，質(zhì)量為m的小球，在右方將小球拉至細線與場強方向平行后將其靜止釋放，小球恰能沿圓弧完成往復(fù)運動.已知當小球擺至左側(cè)最高點時，線與豎直方向的最大夾角為θ，試求該勻強電場的場強以及通過最低點瞬間小球所受到的細線拉力.

解由于小球帶電量為正可知場強方向水平向右.根據(jù)動能定理，從釋放點到左側(cè)最高點，WE+WG=0，即qEl（1+sinθ）=mglcosθ，所以E=mgcosθq（1+sinθ）.假設(shè)小球運動至最低點時，速度恰好為v，由動能定理可得mgl-qEl=mv2，T-mg=mv2l，聯(lián)立可得T=3mg-2qE=mg（3-2cosθ1+sinθ）.

4.徑向連接體問題

在圓周運動的知識體系中還存在一類徑向連接體問題，在統(tǒng)一連接體上的物體應(yīng)當具有統(tǒng)一的角速度，解決此類問題時應(yīng)先利用整體法對其進行受力分析，采取從內(nèi)而外、從大到小的原則進行研究.

分析小球的質(zhì)量均相等，其拉力間的關(guān)系應(yīng)與各自的半徑相關(guān).

例4將質(zhì)量均為m的三個小球A、B、C按照遠離圓心的規(guī)律固定在同一輕桿上，假設(shè)BC=AB=OA，那么當該輕桿在光滑圓盤上繞圓心O點進行勻速轉(zhuǎn)動時，BC、AB、OA三段所受到的球的拉力具有怎樣的關(guān)系？

篇10

1源于一道選擇題的爭論

很顯然，首先要對飛行員進行受力分析，然后由合外力提供向心力，從而寫出動力學等式.題目思維過程是簡單的，但關(guān)于這道題的答案，同學間爭論不下，一半人認為A項正確，一半人人卻認為B項是正確的.選A項的理由是，“最多能承受9倍的重力加速度”意指飛行員俯沖時的最大向心加速度anmax=9g，從而解得結(jié)果為A項.選B項的同學認為，“最多能承受9倍的重力加速度”應(yīng)指飛行員在隨飛機一起做圓周運動時，身體的各器官組織之間能承受的最大擠壓力（或拉伸力）是9倍的重力，即Fmax=9G.當飛機俯沖到最低點時，根據(jù)向心力的計算公式F-G=mv2r得到B項答案.同樣，筆者在“百度知道”中也發(fā)現(xiàn)了這兩種截然不同的答案，而且有些老師也對兩個選項模糊不清，究竟哪種解釋是合理的？

其實，這需要用衡量飛機性能的“過載系數(shù)”來闡述題目的本意，從而更合理地解答此題，因為飛行員在駕駛飛機飛行的過程中所承受的過載系數(shù)幾乎跟飛機相同.

2對飛機“過載系數(shù)”的闡述

3對這道選擇題的反思

由以上分析可以看出，概念“過載系數(shù)”理解不透徹導致我們出現(xiàn)了解答上的偏差.事實上，在航空航天學中對飛行員最多能承受k倍的重力加速度，即意指過載系數(shù)為k，也可以直接理解為身體器官最多能承受的作用力為k倍的重力（表達式為kG，非kg），而非運動時的最大合外力.從這點來說，這道選擇題存在表述錯誤，應(yīng)當正確表述成“飛行員最大能承受9倍的重力給身體帶來的影響”.對于我們物理教師而言，用“過載系數(shù)”來理解出題者的本意是正確解答此道選擇題的關(guān)鍵.當然，高中物理教材中并沒有提及“過載系數(shù)”概念，需要教師從課外資料中獲取.同時這也啟示我們，一方面，命題者要規(guī)范題目語言表述，不能在題目中出現(xiàn)陌生的專業(yè)術(shù)語，更不能產(chǎn)生題意理解上的歧義；另一方面，物理教師在教學過程之余要擅于獵取與物理知識點相關(guān)的課外專業(yè)知識，拓寬自身的知識面，以便于在課堂上旁征博引，舉一反三.

譬如，航天員坐火箭升空和返回地面的過程中都承受著很大的過載，所以平時要進行適應(yīng)性訓練.圖6所示即為過載適應(yīng)性訓練的離心機.當講到向心力這部分內(nèi)容時，老師可向?qū)W生拓展離心機的知識，讓學生參與分析向心力的來源，從而了解宇航員是如何進行過載訓練的.這也是降低學習物理的抽象程度，增加物理趣味性的重要舉措.再如，我們也可把本文所探討的這道選擇題，改成飛機在水平面內(nèi)勻速盤旋時的情境，給出適當?shù)囊阎锢砹?，讓學生求未知量.