高中物理 5.7生活中的圆周运动导学案 新人教版必修.doc

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1、§5.7生活中的圆周运动导学案命制学校：沙市五中命制教师：学习目标：1．会在具体问题中分析向心力的来源．2．能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例．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，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度．4．通过对离心现象的实例分析，提高综合应用知识解决问题的能力．学习重点：1．向心力的来源，并结合牛顿运动定律求解有关问题．2．关于对竖直平面内圆周运动临界问题的讨论和分析．学习难点：1．向心力的来源，并结合牛顿运动定律求解有关问题．2．关于对竖

2、直平面内圆周运动临界问题的讨论和分析．学法指导：实验探究法、讨论交流与练习法知识链接1．匀速圆周运动的规律自主学习一、铁路的弯道1．火车在弯道上的运动特点火车在弯道上运动时做________，因而具有向心加速度，由于其质量巨大，需要很大的________．2．向心力的来源内外轨高度差：依据弯道的________和规定的行驶________适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力由________和________的合力来提供．二、拱形桥1．运动特点：汽车做圆周运动，________和桥面的________提供向

3、心力．2．汽车在拱形桥的最高点时，向心力Fn＝________＝________.所以支持力FN＝mg－，且v越大，FN________，当v＝________时，FN＝0.三、航天器中的失重现象1．航天器在近地轨道的运动(1)对航天器，重力充当向心力，满足的关系式________．(2)对航天员，由重力和座椅的支持力提供向心力，满足关系为________________，由此可得FN＝0.航天员处于________状态，对坐椅________．(3)航天器内的任何物体之间________．2．对失重现象的认识航天

4、器内的任何物体都处于________状态，但并不是物体不受重力．正因为受到重力作用才使航天器连同其中的乘员绕地球做________．四、离心运动离心现象：如果一个正在做匀速圆周运动的物体在运动过程中，由于某种原因所受向心力________或________，物体就会由于________远离________，这种现象称为离心现象．●思考与讨论你注意过铁路、公路在转弯处的铁轨、路面跟平直的路段有什么不同吗？你注意观察飞机转弯时机身的状态了吗？合作探究一、水平面内的圆周运动——火车转弯、汽车转弯、飞机转弯1．火车转弯(1

5、)火车车轮的结构特点火车的车轮有凸出的轮缘，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．(如图所示)(2)如果转弯处内外轨一样高，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力就是火车转弯的向心力，见下图，但火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损．(3)如果在转弯处使外轨略高于内轨，火车转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧，它与重力G的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向

6、心力，这就减轻了轮缘与外轨的挤压．在修筑铁路时，要根据弯道的半径和规定的行驶速度，适当选择内、外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和支持力FN的合力来提供，如图所示．设内外轨间的距离为L，内外轨的高度差为h，火车转弯的半径为R，火车转弯的规定速度为v0，由右图所示力的合成得向心力为F合＝mgtanα≈mgsinα＝mgh/L由牛顿第二定律得F合＝mv/R所以mgh/L＝mv/R即火车转弯的规定速度v0＝.(4)对火车转弯时速度与向心力的讨论①当火车以规定速度v0转弯时，合力F等于向心力，这时轮缘与内、

7、外轨均无侧压力．②当火车转弯速度v>v0时，该合力F小于向心力，外轨向内挤压轮缘，提供侧压力，与F共同充当向心力．③当火车转弯速度v

8、力作用，其合力提供转弯所需要的向心力．当转弯速度比较大时，飞机的机翼倾斜角度增大，从而使重力与升力的合力增大．当转弯速度比较小时，飞机的机翼倾斜角度减小，从而使重力与升力的合力减小．典例1　一段铁道弯轨，内、外轨道高度差为h＝20cm，弯道半径为300m，轨道平面宽L＝144cm.求这段弯道的设计速度，并讨论当火车速度大于或小于这一速度时会发生什么现象(g＝