人教版高中物理必修二第5讲：水平面内的圆周运动（学生版）

《人教版高中物理必修二第5讲：水平面内的圆周运动（学生版）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、第5讲水平面的圆周运动问题弘大脑体操）心作业完成情况），於教学目标）1・理解在水平面上物体圆周运动的特点2•桌面，圆锥而上物体的圆周运动，形趣味引入）,2知识梳理）一•水平面内的圆周运动（铁路的弯道分析）1.火车在弯道上的运动特点/y火车在弯道上运动时做圆周运动，因而具有向心加速度，由于其质量巨大，需要很大的向心力。如果转弯内外轨道一样高，则由外轨对轮肯缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损。卜肚图22.向心力的来源分析在修筑铁路时，要根据转弯轨道的半径和规定的行驶速度，适当调整图】内、外轨道的高度差，是转弯时所需的向心力完全由重力mg和支持力N的合力提供，从而使内、外轨不受轮缘的挤压。

2、（1）推证：设车轨间距为L,两轨高度差为h,转弯处的半径为R,行驶的火车质量为m两轨所在平面与水平面的夹角为-则由三角形边角关系有sirW=p对火车进行受力分析有尺合=mgtanOo因为。很小，市三角函数知识，可认为tan0=sin0=又由向心力公式F*=罟2可得V。=显然，在g、h、R、L不变的情况下，火车转弯时的车速应该是一个确定值V。=厝此时，火车转弯向心力完全由重力和支持力的合力提供。（2）结论：①当火车转弯速率v等于vO时,内、外轨道对轮缘都没有侧圧力。②当火车转弯速率v大于vO吋，,外轨道对轮缘有侧压力。③当火车转弯速率v小于vO时,,内轨道对轮缘有侧斥力。锥摆验证向心力的表达式

3、（1）实验原理:当物体做匀速圆周运动时，合力正好提供物体所需向心力，即尺合日口，反映了一对“供”、“需”矛盾的统一，F合是物体所受外力的合力，为“供”,Fn=mro2是物体以半径为r、角速度为3做原圆周运动所需要的向心力，是“需”。当“供”、“需”平衡（相等）时，物体就做匀速圆周运动；当“供”、“需”不平衡时，物体原来的匀速圆周运动状态就会被破坏。本实验即通过“供”、“需”双方分别测算钢球做圆周运动的向心力，比较它们的大小，从而验证向心力表达式。（2）几点说明：①实验时，我们其实并不需要测量钢球的质量。这时因为在钢球向心力的两个表达式中我们都可以发现，向心力F与质量m都是成正比关系，只要验证

4、了与gtan（）在误差允许范围内相等，即证明了两种方法得到的向心力大小相等，也就验证了向心力的表达式。②使钢球沿纸上的某个圆周运动，这是实验的成败与否的关键，也是这个实验操作过程中的一大难点，这需要我们在实验时多加练习，较为熟练后再正式开始计时、测量圆周运动的周期。③在测量钢球运动周期时，一定要用秒表或手表记录钢球运动若干圈的时间，这样有利于减小测量的误差。④由于小球运动时距纸面有一定高度，所以它距悬点的竖直高度h并不等于纸面距悬点的高度。这点差别可以通过估算解决。此外，测量小球距悬点的竖直高度时，要以小球的球心为准。（3）实验结果：如果仔细实验，通常实验结果在误差允许范围内都能很好地说明两

5、个方法得到的向心力大小相等，也就验证了向心力的表达式。概念：（1）位移是表示质点位置变化的物理量。路程是质点运动轨迹的长度。（2）位移是矢量，可以用以初位置指向末位置的一条有向线段来表示。因此，位移的大小等于物体的初位置到末位置的直线距离。路程是标量，它是质点运动轨迹的氏度。因此其大小与运动路径有关。（3）一般情况下，运动物体的路程与位移大小是不同的。只有当质点做单一方向的直线运动时，路程与位移的大小才相等。四、速度：瞬时速度平均速度速率概念：（1）表示物体运动快慢的物理量，它等于位移S跟发生这段位移所用时间t的比值。即v=s/to速度是矢量，既有大小也有方向，其方向就是物体运动的方向。在国

6、际单位制中，速度的单位是5/S）米/秒。（2）平均速度是描述作变速运动物体运动快慢的物理量。一个作变速运动的物体，如果在一段时间t内的位移为s,则我们定义v二s/t为物体在这段时间（或这段位移）上的平均速度。平均速度也是矢量，其方向就是物体在这段时间内的位移的方向。（3）瞬时速度是指运动物体在某一时刻（或某一位置）的速度。从物理含义上看，瞬时速度指某一时刻附近极短时间内的平均速度。瞬时速度的大小叫瞬时速率，简称速率。&特色讲解）例1关于向心力，下列说法中正确的是（）A.物体由于做圆周运动而产生一个向心力B.向心力不改变做匀速圆周运动物体的速度大小C.做匀速圆周运动的物体的的向心力是个恒力D.

7、做一般曲线运动的物体的合力即为向心力例2：设地球半径为R=6400km,自转周期T=24h,试计算赤道上一个质量为m=10kg的物体绕地轴做匀速圆周运动的向心加速度和所需的向心力。例3：如图7-3所示，将一质量为m的摆球用长为L的细绳吊起，上端固定，使摆球在水平面内做匀速圆周运动，细绳就会沿圆锥面旋转，这样就构成了一个圆锥摆。关于摆球的受力情况，下列说法中正确的是（）A.摆球受重力、拉力和向心力的作用B.摆球