2019-2020年高中物理 5.7 生活中的圆周运动导学案 新人教版必修2 (I)

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1、2019-2020年高中物理5.7生活中的圆周运动导学案新人教版必修2(I)【学习目标】1、知道生活中常见圆周运动，会分析常见圆周运动向心力来源．2、知道离心运动及其产生的原因，知道离心现象的一些应用和可能带来的危害．3、能理解运用圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例。【学习重点难点】能运用圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例。【学习过程】（图1）观看视频：展示生活中的圆周运动现象，思考问题。【自主学习】自行车、摩托车、汽车、火车等交通工具是怎样在弯道处转弯儿的？一．火车转弯1、火车车轮的结构特点火车的车轮有凸出的轮

2、缘，且火车在轨道上运行时，有凸出轮缘的一边在两轨道内侧，这种结构特点，主要是有助于固定火车运动的轨迹。（如图1所示）（图2）2、火车以半径R在水平轨道上转弯，火车质量为M，速度为v。分析火车的向心力情况。3、研究讨论：如何减轻火车对轨道的挤压力？最佳方案：例1：火车以半径R=900m转弯，火车质量为8×105kg，设计通过速度为30m/s，火车轨距l=1.4m，要使火车安全通过弯道，轨道应该垫的高度h？（θ较小时tanθ=sinθ）4、研究讨论：若火车速度与设计速度不同会怎样？二．汽车过桥汽车对桥面的压力加速度方向超重失重状态最高点最低

3、点1、计算比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为m，桥面半径为R，此时速度为v。2、【合作探究】（1）若速度过快，汽车做何种运动？（2）汽车有无可能做这样的运动？若可能应满足怎样的条件？（3）若汽车既不在最高点又不在最低点，而在中间某一位置时，是否能用以上处理方法？三．汽车转弯在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力，是由车轮与路面间的静摩擦力f提供的，即，因为静摩擦力f最大不能超过最大摩擦力，故要求车子转弯时，车速不能太大和转弯半径不能太小。思考：在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低是什么原因？例2在高速公路的拐弯处，路面造

4、得外高内低，即当车向右拐弯时，司机左侧的路面比右侧的高一些.路面与水平面间的夹角为θ，设拐弯路段是半径为R的圆弧，要使车速为v时车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等于零，θ应等于（）A．arcsinB．arctanC．arcsinD．arccot四．飞机拐弯飞机在空中拐弯时，其机翼是倾斜的，飞机受到竖直向下的重力和垂直于机翼的升力作用，其合力提供拐弯所需要的向心力。当拐弯速度比较大时，飞机的机翼倾斜角度增大，从而使重力与升力的合力增大。当拐弯速度比较小时，飞机的机翼倾斜角度减小，从而使重力与升力的合力减小。五．航天器中的失重

5、现象飞船环绕地球做匀速圆周运动，当飞船距地面高度为一二百千米时，它的轨道半径近似等于地球半径R，航天员受到的地球引力近似等于他在地面测得的体重mg。除了地球引力外，航天员还可能受到飞船座舱对他的支持力FN，引力与支持力的合力为他提供了绕地球做匀速圆周运动所需的向心力F=，即mg－FN=也就是FN=m（g－）由此可以解出，当v=时，座舱对航天员的支持力FN=0，航天员处于失重状态。（图7）思考地球可以看作一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球半径R（约为6400km）。地面上有一辆汽车，重量是G=mg，地面对它的支持力是FN。汽车沿南北方向

6、行驶，不断加速。如图7所示。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？驾驶员躯体各部分之间的压力是多少？他这时可能有什么感觉？六．离心运动1、定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。（图8）2、本质：离心现象是物体惯性的表现。3、离心运动的理解①向心力的作用效果是改变物体的运动方向，如果它们受到的合外力恰好等于物体所需的向心力，物体就做匀速圆周运动，此时，F=mrω2。②如果向心力突然消失

7、（例如小球转动时绳子突然断裂），则物体的速度方向不再变化，由于惯性，物体将沿此时的速度方向（即切线方向），按此时的速度大小飞出，这时F=0。（图9）③如果提供的外力小于物体做匀速圆周运动所需的向心力，虽然物体的速度方向还要变化，但速度方向变化较慢，因此物体偏离原来的圆周做离心运动，其轨迹为圆周和切线间的某条线，如图9所示，这时，F

8、圆周上，以线速度大小v运动时所需要的向心力的大小。F和是一种供需关系，理解了这种关系，便理解了离心运动和向心运动现象。讨论：①外界对物体提供的向心力大于物体做圆周运动所需要的向心力，即F＞时，称为向心力过剩