生活中的圆周运动导学案 .doc

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1、5.7生活中的圆周运动【学习目标】1.能定性分析火车外轨比内轨高的原因，能定量分析汽车过拱桥最高点和凹桥最低点的压力问题，知道航天器的失重现象和离心运动。2.学会分析圆周运动的方法，培养理论联系实际的能力，能用所学知识分析和处理生产和生活中的具体实例。3.积极投入，全力以赴，领略圆周运动的奥妙，培养学习物理的兴趣。重点：1.理解向心力是一种效果力。2.在具体问题中能找到是谁提供向心力的，并结合牛顿运动定律求解有关问题。难点：1.具体问题中向心力的来源。预习案2.对变速圆周运动的理解和处理。【使用说明学法指导】1.通过回忆、讨论.查找解决知识准备中的

2、各问题，在此基础上结合教材助读设置的问题去阅读教材的内容，完成预习自测。2.独立完成，计时30分钟。I.知识准备1.匀速圆周运动的特点及条件是什么？与变速圆周运动的区别？2.向心力的产生，其作用效果是什么？II.教材辅助1.火车转弯火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于0，那么当火车转弯时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供火车的向心力呢？是由轮缘和外轨的挤压产生的外轨对轮缘的弹力提供向心力，由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损害铁轨。所以，实际的弯道处的情况，如图：a.外轨内轨。b.此时火车的支持力FN的方向不再是竖直的，

3、而是斜向弯道的内侧。c.此时的合力提供火车转弯所需的向心力。d.转弯处要选择内外轨适当的高度差，使转弯时所需的向心力完全由来提供——这样外轨就不受轮缘的挤压了。2.汽车过拱桥和航天器中的失重问题如图，若汽车在拱桥上以速度v前进，桥面的圆弧半径为R，求汽车过桥的最高点时对桥面的压力？解析：第一步：请在右图上对车受力分析（竖直方向）第二步：列方程第三步：求支持力N第四步：由牛顿第三定律求压力N＇如果把地球看成是一个巨大的拱形桥，当飞船的速度v为时，座舱对航天员的支持力为0，航天员处于状态。3.离心运动做圆周运动的物体，它的线速度方向就在圆周的上，物体之

4、所以没有飞出去，是因为它所受到的合外力提供了它所需的向心力。当向心力突然消失时，物体就沿飞出去；当向心力不足时，物体虽不会沿切线飞出去，也会逐渐远离，即：（1）定义：做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需要的向心力的情况下，将远离圆心运动出去，这种运动叫做离心运动。（2）事例：有利：有害：III、预习自测1.一汽车通过拱形桥顶点时速度为10m/s，车对桥顶的压力为车重的0.75，如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力，车速至少为（）A.15m/sB.20m/sC.25m/sD.30m/s2.乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人

5、随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是（）A.车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来B.人在最高点时对座仍可能产生压力，但压力一定小于mgC.人在最低点时对座位的压力等于mgD.人在最低点时对座位的压力大于mg3.汽车以—定速率通过拱桥时，下列说法中正确的是()A.在最高点汽车对桥的压力大于汽车的重力B.在最高点汽车对桥的压力等于汽车的重力C.在最高点汽车对桥的压力小于汽车的重力D.汽车以恒定的速率过桥时，汽车所受的合力为零我的疑惑？请将预习中不能解决的问题写下来，供课堂解决。探究案I.学始于疑—我思考我收获1.火车在

6、过弯道时做圆周运动。火车的受力情况如何？向心力是怎样产生的？汽车在水平路面上转弯，优势什么力提供向心力？2.汽车在过拱桥和凹桥时做什么运动？在最高点或最低点向心力的来源如何？对路面的压力如何II.质疑探究—质疑解疑合作探究探究一：火车转弯和汽车转弯的问题问题1：如图，火车在拐弯处的外轨略高于内轨，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，设火车转弯的规定速度为v0时，内外轨道对轮缘没有侧压力。求：火车转弯时的规定速度v0多大？【归纳总结】（1）当火车行驶的速率v等于规定速度v0时，内、外轨道对轮缘没有侧压力。（2）当火车行驶的速

7、率v大于规定速度v0时，对轮缘有侧压力。（3）当火车行驶的速率v小于规定速度v0时，对轮缘有侧压力。问题2：汽车与路面的动摩擦因数为μ，公路某转弯处半径为R（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），问：（1）若路面水平，汽车转弯不发生侧滑，汽车速度不能超过多少？F合mgFN（2）若将公路转弯处路面设计成外侧高、内侧低，使路面与水平面有一倾角为a，如图所示，汽车以多大速度转弯时，可以使车与路面间无摩擦力？探究二：汽车过桥问题问题3：一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=90m的一段凸形圆弧形桥面，重力加速度g=10m／s2。求：(1)汽车以l0m／s的速

8、度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大?(2)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？问题4：一辆质量m=2.