課時(shí)物理生活中的圓周運(yùn)動(dòng)滕州五中高一任衍東第五周PPT課件

1、學(xué)習(xí)目標(biāo)v知識(shí)與技能1知道如果一個(gè)力或幾個(gè)力的合力的效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力會(huì)在具體問題中分析向心力的來源2能理解運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律分析和處理生產(chǎn)和生活中的具體實(shí)例3知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)，會(huì)求變速圓周運(yùn)動(dòng)中物體在特殊點(diǎn)的向心力和向心加速度第1頁/共28頁v過程與方法1通過對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，滲透理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)，提高學(xué)生分析和解決問題的能力2通過勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律也可以在變速圓周運(yùn)動(dòng)中使用，滲透特殊性和一般性之間的辯證關(guān)系，提高學(xué)生的分析能力 3通過對(duì)離心現(xiàn)象的實(shí)例分析，提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)解決問題的能力第2頁/共28

2、頁v情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1通過對(duì)幾個(gè)實(shí)例的分析，使學(xué)生明確具體問題必須具體分析，理解物理與生活的聯(lián)系，學(xué)會(huì)用合理、科學(xué)的方法處理問題 2通過離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止的實(shí)例分析使學(xué)生明白事物都是一分為二的，要學(xué)會(huì)用一分為二的觀點(diǎn)來看待問題 3養(yǎng)成良好的思維表述習(xí)慣和科學(xué)的價(jià)值觀 第3頁/共28頁教學(xué)重點(diǎn) 1理解向心力是一種效果力 2在具體問題中能找到是誰提供向心力的，并結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解有關(guān)問題教學(xué)難點(diǎn) 1具體問題中向心力的來源 2關(guān)于對(duì)臨界問題的討論和分析 3對(duì)變速圓周運(yùn)動(dòng)的理解和處理第4頁/共28頁復(fù)習(xí)提問：1、什么叫向心加速度？、什么叫向心加速度？ 物理意義是什么？公式如何表達(dá)？物理意義是什

3、么？公式如何表達(dá)？2、什么叫向心力？公式如何表達(dá)？、什么叫向心力？公式如何表達(dá)？ 第5頁/共28頁思考：思考： 在平直軌道上勻在平直軌道上勻速行駛的火車，速行駛的火車，火車受幾個(gè)力作火車受幾個(gè)力作用？這幾個(gè)力的用？這幾個(gè)力的關(guān)系如何？那火關(guān)系如何？那火車轉(zhuǎn)彎時(shí)情況會(huì)車轉(zhuǎn)彎時(shí)情況會(huì)有何不同呢？有何不同呢？ 火車轉(zhuǎn)彎時(shí)是在火車轉(zhuǎn)彎時(shí)是在做圓周運(yùn)動(dòng)，那做圓周運(yùn)動(dòng)，那么是什么力提供么是什么力提供向心力？向心力？實(shí)例第6頁/共28頁車輪的構(gòu)車輪的構(gòu)造造火車車輪有突出的輪緣火車車輪有突出的輪緣第7頁/共28頁 鐵路的彎道鐵路的彎道內(nèi)外軌道一樣高2vFFmr向心力外軌對(duì)輪緣的彈力提供向心力外軌對(duì)輪緣的彈力提

4、供向心力. 靠這種辦靠這種辦法得到的向法得到的向心力缺點(diǎn)是心力缺點(diǎn)是什么？如何什么？如何解決這一實(shí)解決這一實(shí)際問題？際問題？第8頁/共28頁合作與探究合作與探究 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)方案讓火車沿軌道安全通過彎請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)方案讓火車沿軌道安全通過彎道道設(shè)計(jì)方案思想簡述設(shè)計(jì)方案思想簡述 畫出草圖畫出草圖 簡單計(jì)算說明簡單計(jì)算說明 可行性分析可行性分析v【學(xué)生活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)】設(shè)計(jì)火車彎道設(shè)計(jì)火車彎道v學(xué)生分組討論，提出可行性方案學(xué)生分組討論，提出可行性方案第9頁/共28頁GFNF合【方案剖析方案剖析】nFF合Rvmmg2tan火車轉(zhuǎn)彎規(guī)定火車轉(zhuǎn)彎規(guī)定臨界速度臨界速度: :tanvRg臨界解析：重力G與支持力FN的

5、合力F合是使火車轉(zhuǎn)彎的向心力第10頁/共28頁【最佳方案最佳方案】外軌略高于內(nèi)軌外軌略高于內(nèi)軌第11頁/共28頁【研究與討論】 如果火車在轉(zhuǎn)彎處的速度不等于如果火車在轉(zhuǎn)彎處的速度不等于規(guī)定速度，會(huì)發(fā)生怎樣情況？規(guī)定速度，會(huì)發(fā)生怎樣情況？ 第12頁/共28頁注意1、火車轉(zhuǎn)彎時(shí)向心力是水平的 從這個(gè)例子我們進(jìn)一步知道從這個(gè)例子我們進(jìn)一步知道 ：2、向心力是按效果命名的力，如果認(rèn)為做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體除了受到另外物體的作用，還要再受到一個(gè)向心力，那就不對(duì)了。第13頁/共28頁【物理與生活】 20082008年年4 4月月1818日，我國鐵路進(jìn)行了第六次大提速，時(shí)速將達(dá)日，我國鐵路進(jìn)行了第六次大提速，

6、時(shí)速將達(dá)200200公里以上，這必公里以上，這必將為我國經(jīng)濟(jì)騰飛注入新的活力。假設(shè)你是一位從事鐵路設(shè)計(jì)的工程師，你認(rèn)為將為我國經(jīng)濟(jì)騰飛注入新的活力。假設(shè)你是一位從事鐵路設(shè)計(jì)的工程師，你認(rèn)為火車提速有必要對(duì)鐵路拐彎處進(jìn)行改造嗎？應(yīng)如何改造？火車提速有必要對(duì)鐵路拐彎處進(jìn)行改造嗎？應(yīng)如何改造？第14頁/共28頁 公路上的拱公路上的拱形橋是常見的，形橋是常見的，汽車過橋時(shí)，汽車過橋時(shí)，也可以看做圓也可以看做圓周運(yùn)動(dòng)。那么周運(yùn)動(dòng)。那么是什么力提供是什么力提供汽車的向心力汽車的向心力呢？呢？思考：思考：實(shí)例第15頁/共28頁討論 質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為R，試畫出受力分析圖

7、，分析汽車通過橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力 第16頁/共28頁拓展拓展 下面自己分析汽車通過凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，汽車對(duì)橋的壓力比汽車的重力大些還是小些?第17頁/共28頁用模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分用模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析析注意觀察指針的偏轉(zhuǎn)大小注意觀察指針的偏轉(zhuǎn)大小第18頁/共28頁汽車對(duì)橋面的壓力汽車對(duì)橋面的壓力超重失重狀態(tài)超重失重狀態(tài)最高點(diǎn)最高點(diǎn)最低點(diǎn)最低點(diǎn)2vNGmGr2vN G mGr 小結(jié)：小結(jié)：第19頁/共28頁地球可以看做一個(gè)巨大的地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑。會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣球的半徑。會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度的情況：速度大到一定程度時(shí)，地面對(duì)

8、車的支持力是零？時(shí)，地面對(duì)車的支持力是零？這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少？力是多少？思考與討論思考與討論該“思考與討論”中描述的情景其實(shí)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，不過不是在汽車上，而是在航天飛機(jī)中 第20頁/共28頁分析 假設(shè)宇宙飛船總質(zhì)量為M，它在地球表面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),速率為V，其軌道半徑近似等于地球半徑R，航天員質(zhì)量為m，宇宙飛船和航天員受到的地球引力近似等于他們在地面上的重力試求座艙對(duì)宇航員的支持力通過求解你可以得出什么結(jié)論?第21頁/共28頁F=rvm2提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力當(dāng)當(dāng) “供供”“”“需需”平衡平衡時(shí)，物體做圓周時(shí)，物體做

9、圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)想一想：想一想：當(dāng)當(dāng) “供”“需”不平衡時(shí)，物體將如何運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體將如何運(yùn)動(dòng)呢？呢？第22頁/共28頁觀察觀察第23頁/共28頁1 1、定義、定義： 當(dāng)向心力突然消失或者指向圓心的合力不足當(dāng)向心力突然消失或者指向圓心的合力不足時(shí)，物體做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，叫做離心運(yùn)時(shí)，物體做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，叫做離心運(yùn)動(dòng)。動(dòng)。實(shí)例第24頁/共28頁用離心機(jī)把體用離心機(jī)把體溫計(jì)的水銀柱溫計(jì)的水銀柱甩回玻璃泡內(nèi)甩回玻璃泡內(nèi)制作棉花糖的原理：制作棉花糖的原理：內(nèi)筒與洗衣機(jī)的脫水筒相似，里面加入白砂糖，內(nèi)筒與洗衣機(jī)的脫水筒相似，里面加入白砂糖，加熱使糖熔化成糖汁。內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的加熱使糖熔化成糖汁。內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的糖汁就做離心運(yùn)動(dòng)，從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去，糖汁就做離心運(yùn)動(dòng)，從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去，成為絲狀到達(dá)溫度較低的外筒，并迅速冷卻凝成為絲狀到達(dá)溫度較低的外筒，并迅速冷卻凝固，變得纖細(xì)雪白，像一團(tuán)團(tuán)棉花。固，變得纖細(xì)雪白，像一團(tuán)團(tuán)棉花。第25頁/共28頁一、鐵路的彎道 1討論向心力的來源： 2外軌高于內(nèi)軌時(shí)重力與支持力的合力是使火車轉(zhuǎn)彎的向心力 3討論：為什么轉(zhuǎn)彎處的半徑和火車運(yùn)行速度有條件限制?二、拱形橋1思考：汽車過拱形橋時(shí)，對(duì)橋面的壓力與重力誰大?2圓