生活中的圓周運動教案新人教版必修

1、5.7生活中的圓周運動一、知識與技能 1知道如果一個力或幾個力的合力的效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是圓周運動的物體所受的向心力會在具體問題中分析向心力的來源 2能理解運用勻速圓周運動的規(guī)律分析和處理生產(chǎn)和生活中的具體實例 3知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運動，會求變速圓周運動中物體在特殊點的向心力和向心加速度二、過程與方法 1通過對勻速圓周運動的實例分析，滲透理論聯(lián)系實際的觀點，提高學(xué)生分析和解決問題的能力 2通過勻速圓周運動的規(guī)律也可以在變速圓周運動中使用，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通過對離心現(xiàn)象的實例分析，提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識解決問題的能力三

2、、情感、態(tài)度與價值觀 1通過對幾個實例的分析，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)會用合理、科學(xué)的方法處理問題 2通過離心運動的應(yīng)用和防止的實例分析使學(xué)生明白事物都是一分為二的，要學(xué)會用一分為二的觀點來看待問題 3養(yǎng)成良好的思維表述習(xí)慣和科學(xué)的價值觀四、教學(xué)重點 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)合牛頓運動定律求解有關(guān)問題五、教學(xué)難點 1具體問題中向心力的來源 2關(guān)于對臨界問題的討論和分析 3對變速圓周運動的理解和處理1 / 14 例1、火車轉(zhuǎn)彎問題1分析火車在平直軌道上勻速運動時受什么力？2如果火車在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎時情況又有何不同呢？。3火

3、車轉(zhuǎn)彎做的是一段圓周運動，需要有力來提供火車做圓周運動的向心力，而平直路前行不需要那么火車轉(zhuǎn)彎時是如何獲得向心力的?4高速行駛的火車的輪緣與鐵軌擠壓的后果會怎樣?合合如何解決這一實際問題?結(jié)合學(xué)過的知識加以討論，提出可行的解決方案，并畫出受力圖，加以定性說明 5運用剛才的分析進一步討論：火車轉(zhuǎn)彎時的速度多大時才不至于對內(nèi)外軌道產(chǎn)生相互擠壓?選擇合適的彎道傾斜角度，使向心力僅由支持力FN和重力G的合力F合提供：F向= mv02/r = F合 = mgtan v0= 討論：（1）當(dāng)v= v0 ，F(xiàn)向=F合 內(nèi)外軌道對火車兩側(cè)車輪輪緣都無彈力。 （2）當(dāng)v > v0 ，F(xiàn)向>F合 外軌道

4、對外側(cè)車輪輪緣有彈力。 （3）當(dāng)v < v0 ，F(xiàn)向<F合 內(nèi)軌道對內(nèi)側(cè)車輪輪緣有彈力。6要使火車轉(zhuǎn)彎時損害最小，對行駛的速度有什么要求？備課補充：資料選擇拓展應(yīng)用解釋下列現(xiàn)象：（1）為什么高速公路彎道處外高內(nèi)低，超速車道比主車道更傾斜？（2）在場地自行車比賽中，為什么比賽路面也是外高內(nèi)低，（3）飛機要在空中實施水平轉(zhuǎn)彎，應(yīng)該怎樣飛行？（4）汽車在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎是什么力提供向心力？例2汽車過拱形橋（只限在最高點）1汽車過橋時做什么運動？在最高點汽車受什么力的作用？什么力提供汽車做圓周運動的向心力？vRN2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，分

5、析汽車通過橋的最高點時對橋的壓力通過分析你可以得出什么結(jié)論?汽車在橋頂出現(xiàn)什么現(xiàn)象？ RNv3當(dāng)汽車對橋的壓力剛好減為零時，汽車的速度有多大，當(dāng)汽車的速度大于這個速度時，會發(fā)生什么現(xiàn)象？4分析汽車通過凹形橋最低點時，汽車對橋的壓力比汽車的重力大些還是小些？5剛才分析了汽車在拱形橋最高點和凹形橋的最低點的情形，如果汽車不在拱形橋的最高點或最低點，前面的結(jié)論還是否能用?如果不能直接運用，又如何來研究這一問題呢? 拓展應(yīng)用回答問題1、雜技”水流星” 在通過最高點時為什么水沒有流出來？R.2、如圖小球過“山車”，求小球過“山車”在豎直平面內(nèi)做圓周運動的最高點最小速度（知小球過“山車”在豎直平面內(nèi)做圓周

6、運動的半徑為R）3、滿足什么條件如圖所示的翻滾過山車就不會從最高點掉不下來？ 4、思維拓展 - 思考與討論地球可以看做一個巨大的拱形橋。汽車沿南北行駛，不斷加速。請思考：會不會出現(xiàn)這樣的情況。速度大到一定程度時，地面對車的支持力是零，此時汽車處于什么狀態(tài)？駕駛員與座椅間的壓力是多少？駕駛員軀體各部分間的壓力是多少？駕駛員此時有什么感覺？四、鞏固練習(xí)1、在水平圓盤上分別放甲、乙、丙三個質(zhì)量分別為m、2m、3m的物體，其軌道半徑分別為r、2r、3r如圖所示，三個物體的最大靜擦力皆為所受重力的k倍，當(dāng)圓盤角速度由小緩慢增加，相對圓盤首先滑動的是：（ ）A、甲物體 B、乙物體C、丙物體 D、三個物體同

7、時滑動 2、火車在某個彎道按規(guī)定運行速度40m/s轉(zhuǎn)彎時，內(nèi)、外軌對車輪皆無側(cè)壓力， 若火車在該彎道實際運行速度為30m/s，則下列說法中正確的是（ ）A.僅內(nèi)軌對車輪有側(cè)壓力B.僅外軌對車輪有側(cè)壓力C.內(nèi)、外軌對車輪都有側(cè)壓力D.內(nèi)、外軌對車輪均無側(cè)壓力3、如圖所示，質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)的光滑圓軌道上做圓周運動圓半徑為R，小球經(jīng)過圓環(huán)最高點時剛好不脫離圓軌則其通過最高點時（ ）A小球?qū)A環(huán)的壓力大小等于mgB小球受到的向心力等于重力 C小球的線速度大小等于D小球的向心加速度大小等于g4、如圖所示，質(zhì)量可以不計的細桿的一端固定著一個質(zhì)量為m的小球，另一端能繞光滑的水平軸O轉(zhuǎn)動.讓小球在豎

8、直平面內(nèi)繞軸O做半徑為的圓周運動，小球通過最高點時的線速度大小為v.下列說法中正確的是( )A、v不能小于B、v時，小球與細桿之間無彈力作用C、v大于時，小球與細桿之間的彈力隨v增大而增大D、v小于時，小球與細桿之間的彈力隨v減小而增大5、火車以半徑r= 900 m轉(zhuǎn)彎，火車質(zhì)量為kg ，軌道寬為l=1.4m，外軌比內(nèi)軌高h=14cm，為了使鐵軌不受輪緣的擠壓，火車的速度應(yīng)為多大？6、如圖所示，細繩一端系著質(zhì)量m=0.6kg的物體，靜止在水平面上，另一端通過光滑的小孔吊著質(zhì)量m=0.3kg的物體，M的中點與圓孔的距離為0.2m，并已知物體M與水平面間的最大靜摩擦力為2N，現(xiàn)使此平面繞中心軸勻速

9、轉(zhuǎn)動，問角速度在什么范圍內(nèi)可使M處于相對盤靜止?fàn)顟B(tài)？（g取10m/s2） 7、有一輕質(zhì)桿，長l=0.5m；一端固定一質(zhì)量m=0.5kg的小球，輕桿繞另一端在豎直面內(nèi)做圓周運動。（1）當(dāng)小球運動到最高點的速度大小為4m/s時，求小球?qū)U的作用力；（2）當(dāng)小球運動到最低點時，球受桿的拉力為41N，求此時小球的速度大小。8、如圖所示，有一繩長為l，上端固定在滾輪A的軸上，下端掛一質(zhì)量為m的物體?，F(xiàn)滾輪和物體一起以速度v勻速向右運動，當(dāng)滾輪碰到固定的擋板B突然停止瞬間，繩子拉力大小為多少？ 9、質(zhì)量為100 t的火車在軌道上行駛，火車內(nèi)外軌連線與水平面的夾角為37°，如圖所示，彎道半徑R30

10、 m，重力加速度取l0ms2求：(1)當(dāng)火車的速度為v1=10 ms時，軌道受到的側(cè)壓力多大?方向如何?(2)當(dāng)火車的速度為v220 ms時，軌道受到的側(cè)壓力多大?方向如何?10、一根長為的繩子，當(dāng)受到的拉力時即被拉斷。若在此繩的一端拴一個質(zhì)量為的物體，使物體以繩子的另一端為圓心在豎直面內(nèi)做圓周運動，當(dāng)物體運動到最低點時繩子斷裂。求（1）物體運動至最低點時的角速度和線速度各是多大？（2）若繩斷處物體距地面高，經(jīng)多長時間物體落至地面？（3）物體落地處距拋出點多遠？落地時物體的速度是多大？五、知識點小結(jié)1、用向心力公式求解問題時的解題步驟:（1）明確研究對象，確定它在哪個平面內(nèi)做圓周運動，找到圓心

11、和半徑；（2）確定研究對象在某個位置狀態(tài)，進行具體的受力分析，分析哪些力提供了向心力；（3）根據(jù)牛頓第二定律，以及向心力公式列方程；（4）解方程，對結(jié)果進行必要的討論。2、幾個重要圓周運動模型輕繩系一小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，最高點的最小速度。Fmg由于小球做的是圓周運動，則半徑方向的合力提供向心力，圖中半徑方向的合力為F+mg，因為繩子的特點是只能產(chǎn)生拉力。在這樣的向心力作用下，小球?qū)?yīng)的圓周運動的速度應(yīng)該是，由公式及圖可知，半徑方向提供的向心力的最小值是mg，所以以mg為向心力時的速度是最高點的最小速度。有： 輕桿固定一小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動，最高點的最小速度。Nmg因為桿對小于的作用力可以是拉力，也可以是支持力，半徑方向的合力提供向心力。分析知半徑方向的合力最小為0，所以此種情況下，做圓周運動時最高點的最小速度為0。小球沿豎直平面內(nèi)光滑圓環(huán)的