【优选整合】人教版高中物理必修2-第5章-第7节-生活中的圆周运动（教案）

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1、人教版高中物理必修2第5章第7节生活中的圆周运动【知识与技能】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，会在具体问题屮分析向心力的来源.2.能运用匀速圆周运动规律分析和处理生产和生活中具体实例.3.知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆周运动川物体在特殊点的向心力和向心加速度.【过程与方法】通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生的分析和解决问题的能力・通过匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性

2、之间的辩证关系，提高学生的分析能力.【情感态度与价值观】培养学生的应用实践能力和思维创新意识；运用生活屮的儿个事例，激发学生的学习兴趣、求知欲和探索动机：通过对实例的分析，建立具体问题具体分析的科学观念.【教学重难点】.理解向心力是一种效果力.2.在具体问题屮能找到向心力，并结合牛顿运动定律求解有关问题.【教学过程】★重难点一、火车转弯问题★1.火车车轮的特点火车的车轮有凸出的轮缘，火车在铁轨上运行时，车轮与铁轨有水平与竖直两个接触面，这种结构特点，主要是避免火车运行时脱轨，如图所示。2.火车弯道的特点弯道处外轨高于

3、内轨，火车在行驶过程中，重心高度不变，即火车的重心轨迹在同一水平面内，火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心。1.火车转弯的向心力来源火车速度合适时，火车只受重力和支持力作用，火车转弯时所需的向心力完全由支持力和重力的合力来提供。如图所示。2.轨道轮缘压力与火车速度的关系(1)当火车行驶速率卩等于规定速度％时，内、外轨道对轮缘都没有侧压力。(2)当火车行驶速度/大于规定速度他时，火车有离心运动趋势，故外轨道对轮缘有侧压力。(3)当火车行驶速度卩小于规定速度珂时，火车有向心运动趋势，故内轨道对轮缘有侧压力。★特别提

4、醒：汽车、摩托车赛道拐弯处，高速公路转弯处设计成外高内低，也是尽量使车受到的重力和支持力的合力提供向心力，以减小车轮与路面之I'可的横向摩擦力。★思考与讨论1、火车转弯时的运动是圆周运动，分析火车的运动回答下列问题：(1)如杲轨道是水平的，火车转弯时受到哪些力的作用？需要的向心力由谁来提供？(2)靠这种方式迫使火车转弯有哪些危害？如何改进？提示：(1)火车受重力、支持力和外轨对火车的弹力，弹力提供火车转弯所需的向心力.(2)由于火车质量很大，转弯时需要的向心力很大，容易造成对外轨的损坏，同时造成火车脱轨.可以把弯道处

5、建成外高内低的斜面，由重力和支撑力的合力提供合心力.2、如图为火车在转弯时的受力分析图，试根据图讨论以下问题：(1)设斜而倾角为0,转弯半径为R，当火车的速度为多大时铁轨和轮缘间没有弹力，向心力完全由重力与支持力的合力提供？(2)当火车行驶速度Q询=寸g&an&时,轮缘受哪个轨道的压力？当火车行驶速度Krb=#0?tan&时呢？提不：(1)当轮缘与铁轨间没有弹力时，火车转弯所需的向心力完全rfl重力和支持力的合成提供。即m炕an寺,则切=寸0?tan0。即当火车以gRan&转弯时,轮缘与铁轨间没有弹力。(2)当火车行

6、驶速度航an。时，重力和支持力的合力提供向心力不足，此时外侧轨道对轮缘有向里的侧向压力；当火车行驶速度K^)=^7?tan3时，重力和支持力的合力提供向心力过大，此时内侧轨道対轮缘有向外的侧向压力。【典型例题】（多选）铁路在弯道处的内、外轨道高低是不同的，已知内、外轨道连线与水平面倾角为0,弯道处的圆弧半径为R,若质量为m的火车转弯的时速度小于临界转弯速度7顾翻时，则（）A.内轨受挤压B.外轨受挤压mgC.这时铁轨对火车的支持力等于血mgD.这时铁轨对火车的支持力小于面【答案】AD★重难点二、汽车过桥问题★关于汽车过

7、桥问题，用图表概括如下:特别提醒：当汽车行驶在凸形桥上，速度增大时，汽车对桥的压力减小，当Q妬卄寸，汽车将脱离桥面，做抛体运动,可能发生危险。★思考与讨论1.质量为刃的汽车在拱形桥上以速度卩行驶，若桥面的圆弧半径为/?,试画出汽车受力分析图，并求出汽车通过桥的最高点吋对桥的压力.汽车的重力与汽车对桥的压力谁大？提示：在最高点，对汽车进行受力分析如图所示；由牛顿笫三定律求出桥面受到的压力FW=FN=m「n^可见，汽车对桥的压力AT小于汽车的重力刃$并且压力随汽车速度的增大而减小.提示：汽车在凹形桥的最低点时对桥的压力大

8、小为（受力分析如图所示）尺/=甩=刃&+第>存冴，比汽车的1.分析汽车过桥这类问题时应把握以下两点：（1）汽车在拱桥上的运动是竖直面内的圆周运动.（2）向心力來源（最高点和最低点）：汽车做圆周运动，重力和桥面的支持力的合力提供向心力.2.汽车驶至凹形桥面的底部时，加速度向上，合力向上，此时满足Fn—mg==mg+nr^>mg,车对桥面压力最大.