高中物理 5.8《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》教案3 新人教版版必修2

1、第五章 曲線運(yùn)動(dòng)5.8 生活中的圓周運(yùn)動(dòng)教學(xué)目標(biāo)(一) 知識(shí)與技能1. 知道向心力是圓周運(yùn)動(dòng)的物體半徑方向的合力，不管是勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng)。2. 通過(guò)日常生活中的常見(jiàn)例子，學(xué)會(huì)分析具體問(wèn)題中的向心力來(lái)源。3. 能理解運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析和處理生活中的具體實(shí)例。(二) 過(guò)程與方法4. 通過(guò)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(wèn)題的能力。5. 通過(guò)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6. 通過(guò)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(wèn)題的能力(三) 情感態(tài)度與價(jià)值觀7. 通過(guò)對(duì)幾個(gè)實(shí)例

2、的分析，使學(xué)生明確具體問(wèn)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(wèn)題8. 通過(guò)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(lái)看待問(wèn)題9. 養(yǎng)成良好的思維表述習(xí)慣和科學(xué)的價(jià)值觀教學(xué)重點(diǎn)1. 理解向心力是一種效果力2. 在具體問(wèn)題中能找到是誰(shuí)提供向心力的，并結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解有關(guān)問(wèn)題教學(xué)難點(diǎn)1. 具體問(wèn)題中向心力的來(lái)源2. 關(guān)于臨界問(wèn)題的討論和分析3. 對(duì)變速圓周運(yùn)動(dòng)的處理與分析教學(xué)過(guò)程一、引入師：同學(xué)們，在前面的學(xué)習(xí)中我們已經(jīng)了解到，對(duì)于做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，不管是勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng)，其在半徑方向的合外力大小必定是，方向始終指

3、向圓心，與速度垂直，該合外力又叫做向心力。師：在日常生活中，我相信大家對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的接觸應(yīng)該很多，那大家有沒(méi)有發(fā)現(xiàn)物體在做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)有向外甩的趨勢(shì)，所以為了讓物體能夠順利完成圓周運(yùn)動(dòng)，就必須有一個(gè)指向圓心的力來(lái)阻止這個(gè)向外甩的趨勢(shì)，并不斷改變物體的運(yùn)動(dòng)方向使物體能夠做圓周運(yùn)動(dòng)，這個(gè)力就是向心力。就像繩子系著的小球，如果松開繩子，小球就會(huì)飛出。師：這節(jié)課我們主要的學(xué)習(xí)目標(biāo)就是通過(guò)一些實(shí)例的分析，讓大家理論結(jié)合實(shí)際加深對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)、向心加速度及向心力等概念的理解，融會(huì)貫通牛頓第二定律。二、鐵路的彎道師：生活中我們會(huì)見(jiàn)到各類轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)，如汽車轉(zhuǎn)彎、火車轉(zhuǎn)彎、飛機(jī)轉(zhuǎn)彎等。這些轉(zhuǎn)彎運(yùn)動(dòng)實(shí)際上都是圓周運(yùn)動(dòng)。我們

4、下面來(lái)看一個(gè)汽車轉(zhuǎn)彎的視頻帶領(lǐng)學(xué)生觀看視頻：汽車轉(zhuǎn)彎翻車師：視頻中的汽車沒(méi)能安全轉(zhuǎn)彎，幾乎是車毀人亡的結(jié)局。由此引發(fā)一個(gè)我們必須思考的問(wèn)題：怎樣才能安全轉(zhuǎn)彎呢？師：汽車轉(zhuǎn)彎是圓周運(yùn)動(dòng)，由牛頓定律知道物體的運(yùn)動(dòng)是由受力決定的，那汽車要完成像轉(zhuǎn)彎這樣的圓周運(yùn)動(dòng)要滿足的受力條件是什么？生：牛頓定律告訴我們，運(yùn)動(dòng)和力是相對(duì)應(yīng)的，什么樣的運(yùn)動(dòng)就對(duì)應(yīng)什么樣的受力，反之什么樣的受力就對(duì)應(yīng)什么樣的運(yùn)動(dòng)。如果物體要做圓周運(yùn)動(dòng)，不管是勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng)，必須受向心力作用。大小。 師：那請(qǐng)同學(xué)們分析汽車安全轉(zhuǎn)彎時(shí)的受力情況及向心力是由什么力提供。生：汽車受重力、支持力、牽引力、摩擦力，向心力由汽車與地面間

5、的靜摩擦力提供。師：汽車安全轉(zhuǎn)彎的條件是什么？生：汽車要想安全轉(zhuǎn)彎，靜摩擦力必須能夠提供向心力。隨著汽車轉(zhuǎn)彎速度的增大，所需的向心力增大，所需的靜摩擦力增大。我們知道靜摩擦力是有一個(gè)最大值的，如果汽車做圓周運(yùn)動(dòng)的速度大到所需的向心力大于最大靜摩擦，即靜摩擦力無(wú)法提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，這時(shí)，汽車將必發(fā)生側(cè)移，不能夠安全轉(zhuǎn)彎。師：所以條件應(yīng)該是，當(dāng)兩者相等時(shí)，汽車恰好能安全轉(zhuǎn)彎。請(qǐng)大家求出汽車剛好能夠安全轉(zhuǎn)彎的最大速度。生：師：同學(xué)們能不能給出一些增大汽車轉(zhuǎn)彎安全性的建議？生：從公式我們發(fā)現(xiàn)某一拐彎處的最大速度取決于、r兩個(gè)量，要想增大轉(zhuǎn)彎的安全性，我們可以增大動(dòng)摩擦因數(shù)和拐彎半徑。師：很好

6、，為了增加轉(zhuǎn)彎的安全性，除了以上說(shuō)的兩點(diǎn)外，工程師們對(duì)轉(zhuǎn)彎處路面還做了些重要處理。仔細(xì)觀察下面兩幅圖片，研究工程師們?cè)O(shè)計(jì)的公路彎道有什么特點(diǎn)？并思考為什么要這樣設(shè)計(jì)？ 生：路面是傾斜的。師：請(qǐng)大家討論一下這樣做的原因，畫出受力分析圖并思考汽車轉(zhuǎn)彎向心力的來(lái)源。學(xué)生作圖，教師巡視，要提醒學(xué)生雖然路面是傾斜的，但車還是在水平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，向心力還是在水平面，指向圓心。師：如果不能完成上題的思考，對(duì)照下面我們以前完成的一道例題思考。 玻璃球沿碗（透明）的內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖。（不計(jì)摩擦）試分析向心力的來(lái)源。NG【解析】：支持力、重力。向心力為重力與支持力的合力。由于這兩個(gè)力的合力必須

7、指向圓心，將支持力沿水平和豎直方向分解后就有如圖所示的結(jié)論。師：現(xiàn)在大家應(yīng)該得到結(jié)論了吧。將路面傾斜的原因是讓支持力與豎直方向成一角度，這樣支持力的水平分力就可以提供部分向心力，減小靜摩擦力的負(fù)擔(dān)。師：如果傾斜路面是光滑的，汽車能轉(zhuǎn)彎嗎？生：能，根據(jù)上面例題可知，即使沒(méi)有摩擦力，只靠重力與支持力的合力充當(dāng)向心力也可以做圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的速度是個(gè)定值,假設(shè)路面與水平面夾角為，則有師：如果汽車轉(zhuǎn)彎速度大于這個(gè)值呢？或者小于這個(gè)值呢？生：如果大于這個(gè)值，則汽車向上滑，如果小于這個(gè)值，則向下滑。師：對(duì)，這個(gè)時(shí)候就要靠路面的靜摩擦力來(lái)幫忙了，當(dāng)然最好就是以的速度轉(zhuǎn)彎，這樣既安全，又對(duì)汽車輪胎有保護(hù)作用。所

8、以一般在公路拐彎處均有限速牌。如上兩圖右圖。師：在討論了與汽車轉(zhuǎn)彎相關(guān)的知識(shí)后，我們來(lái)研究火車轉(zhuǎn)彎的問(wèn)題。在當(dāng)今社會(huì)，火車是非常重要的交通工具之一。如下圖師：在研究火車轉(zhuǎn)彎的向心力來(lái)源之前我們必須先研究火車車輪與鐵軌的構(gòu)造，這與汽車在地面上靜摩擦力提供向心力肯定是不一樣的。對(duì)于火車的車輪和鐵軌構(gòu)造，大家平時(shí)都注意觀察了嗎？有哪位同學(xué)能告訴我它們的構(gòu)造？不少學(xué)生可能沒(méi)有見(jiàn)過(guò)，有同學(xué)見(jiàn)過(guò)火車，卻沒(méi)有細(xì)細(xì)觀察過(guò)師：大家請(qǐng)看下面一幅圖師：大家可以看到火車車輪有突出的輪緣，軌道將兩輪緣卡在里面。如下圖所示輪緣師：如果鐵路彎道是水平的，那火車轉(zhuǎn)彎的向心力由誰(shuí)來(lái)提供？生：火車轉(zhuǎn)彎時(shí)有向外甩的趨勢(shì)，車輪與軌道

9、間就會(huì)發(fā)生擠壓，是軌道對(duì)車輪的擠壓力提供了火車轉(zhuǎn)彎的向心力。師：車輪與內(nèi)軌擠壓還是與外軌擠壓？生：與外軌擠壓。FF師：根據(jù)向心力公式可知，由于火車質(zhì)量很大，速度也不小，所以轉(zhuǎn)彎時(shí)需要的向心力也很大，如果僅靠車輪與軌道間的擠壓來(lái)提供向心力，則鐵軌與車輪極易受損。師：同學(xué)們有什么方法將鐵軌改進(jìn)一下，克服這個(gè)缺點(diǎn)？生：跟汽車拐彎處一樣，將路面傾斜。師：很好，那應(yīng)該是內(nèi)軌高還是外軌高呢？生：應(yīng)該是高于內(nèi)軌。師：跟汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的受力分析一樣，火車轉(zhuǎn)彎時(shí)如果能以的速度轉(zhuǎn)彎，這時(shí)，火車圓周運(yùn)動(dòng)的向心力完全由重力和支持力的合力提供，輪緣與軌道間沒(méi)有擠壓，這樣既安全，又對(duì)車輪和鐵軌又有保護(hù)作用。所以鐵路的拐彎處對(duì)

10、車速都有限制。FmgFN師：如果火車速度超過(guò)會(huì)怎樣？達(dá)不到這個(gè)速度又會(huì)怎樣？生：如果火車速度超過(guò)規(guī)定的速度，重力和支持力的合力將小于需要的向心力，所差的仍需由外軌對(duì)輪緣的彈力來(lái)彌補(bǔ)；如果火車的速率小于規(guī)定的速度，重力和支持力的合力將大于需要的向心力，超出的則由內(nèi)軌對(duì)內(nèi)側(cè)車輪輪緣的彈力來(lái)平衡。師：科技是在進(jìn)步的，火車是會(huì)提速的，隨著火車的提速，舊的軌道會(huì)帶來(lái)越來(lái)越多的不便，因?yàn)榛疖嚸看谓?jīng)過(guò)此段路面時(shí)都要減到規(guī)定速度，是很不方便的，所以要對(duì)軌道進(jìn)行改造。對(duì)于提速后的火車，我們應(yīng)該如何改造路面呢？生：加大內(nèi)外軌的高度差。師：那如何確定內(nèi)外軌的高度差h呢？假設(shè)提速后火車速度為，鐵路彎道的半徑是根據(jù)地形

11、條件決定的，這里設(shè)為r，是高度差h應(yīng)該是多少呢？學(xué)生思考分析，教師巡視。師：我們知道最好的方式就是由重力與支持力的合力提供向心力，是有當(dāng)路面向圓心一側(cè)傾斜的角度不太大時(shí)，由于，其中為軌距，上式變?yōu)椋钥捎脕?lái)計(jì)算值的大小。帶領(lǐng)學(xué)生觀看視頻文件：火車轉(zhuǎn)彎【問(wèn)題】：有誰(shuí)知道飛機(jī)轉(zhuǎn)彎的向心力是由誰(shuí)提供的嗎？【解析】：氣流的升力、重力。與汽車轉(zhuǎn)彎類似的受力分析帶領(lǐng)學(xué)生觀看視頻文件：飛機(jī)拐彎例1、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(yuǎn)=14cm，為了使鐵軌不受輪緣的擠壓，火車的速度應(yīng)為多大？【解析】：， 例2、火車在某個(gè)彎道按規(guī)定運(yùn)行速度40m/s轉(zhuǎn)彎時(shí)，

12、內(nèi)、外軌對(duì)車輪皆無(wú)側(cè)壓力， 若火車在該彎道實(shí)際運(yùn)行速度為30m/s，則下列說(shuō)法中正確的是（ A ）A.僅內(nèi)軌對(duì)車輪有側(cè)壓力B.僅外軌對(duì)車輪有側(cè)壓力C.內(nèi)、外軌對(duì)車輪都有側(cè)壓力D.內(nèi)、外軌對(duì)車輪均無(wú)側(cè)壓力三、拱形橋師：下面我們接著討論汽車過(guò)拱形橋的情況，公路上的拱形橋是常見(jiàn)的，汽車過(guò)橋時(shí)的運(yùn)動(dòng)可以看作圓周運(yùn)動(dòng)。師：下面我們來(lái)分析質(zhì)量為m 的汽車以v通過(guò)半徑為r的圓弧橋面最高點(diǎn)時(shí)的受力情況，思考汽車做圓周運(yùn)動(dòng)向心力的來(lái)源。生：汽車在最高點(diǎn)時(shí)受重力和支持力，向心力由重力與支持力的合力提供。師：重力和支持力誰(shuí)大？生：重力大，因?yàn)橹亓εc支持力的合力提供向心力，而向心力是指向圓心的，所以重力比支持力大。師

13、：對(duì)！我們看圖師：根據(jù)牛頓第三定律，路面對(duì)汽車的支持力與汽車對(duì)路面的壓力大小是等大的，即汽車過(guò)橋頂時(shí)，汽車對(duì)路面的壓力小于自身的重力，這是一種怎樣的狀態(tài)啊？生：這是失重狀態(tài)。師：想信大家坐車的時(shí)候都有過(guò)這樣的感覺(jué)，當(dāng)汽車過(guò)橋上到橋頂時(shí)，會(huì)有一種飄起來(lái)的感覺(jué)，身體與座椅的擠壓變小了，如果有同學(xué)平時(shí)沒(méi)有注意到，以后坐車時(shí)可以注意感覺(jué)一下。師：下面請(qǐng)大家定量計(jì)算汽車在橋頂時(shí)對(duì)橋的壓力。生：師：隨著速度v的變化，汽車對(duì)橋頂?shù)膲毫θ绾巫兓?？生：從公式可以看出：隨著速度v的增大，N將會(huì)越來(lái)越小，當(dāng)速度增大到某一特定值時(shí)，汽車對(duì)地面的壓力會(huì)減為0。師：很好！那請(qǐng)同學(xué)們計(jì)算一樣這個(gè)臨界速度是多少？生：當(dāng)N為0

14、時(shí)有。師：當(dāng)汽車在橋頂達(dá)到速度時(shí)，此時(shí)汽車對(duì)橋面的壓力為0，這是一種什么狀態(tài)？生：完全失重狀態(tài)。師：該時(shí)刻人對(duì)座椅的壓力是多大？生：對(duì)人進(jìn)行的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究會(huì)發(fā)現(xiàn)，人和車一樣做的是圓周運(yùn)動(dòng)，所以人也需要向心力，人受重力的座椅對(duì)人的支持力，重力與支持力的合力提供向心力。當(dāng)車速達(dá)到時(shí)，人速度也達(dá)到，計(jì)算后會(huì)發(fā)現(xiàn)該速度下座椅對(duì)人的支持力也是0，所以人也是完全失重狀態(tài)。師：其實(shí)大家仔細(xì)思考體會(huì)一下就可以發(fā)現(xiàn)其實(shí)從運(yùn)動(dòng)學(xué)的研究角度來(lái)講，人和車是平等的：都是有質(zhì)量的物體。既然人和車做的是一樣的運(yùn)動(dòng)，受力情況也是一樣的，所以車完全失重時(shí)，車?yán)锏娜艘彩峭耆е貭顟B(tài)。師：那車?yán)锓胖乃瓕?duì)桌面的壓力是多大？生：也

15、是0，水杯肯定也是完全失重狀態(tài)。師：回答得非常好，那接下來(lái)的一個(gè)問(wèn)題是：從該時(shí)刻以后，汽車將做什么運(yùn)動(dòng)？還能沿橋面做圓周運(yùn)動(dòng)下橋嗎？學(xué)生思考，因?yàn)槲壹热粏?wèn)了這個(gè)問(wèn)題，學(xué)生肯定知道其中必有蹊蹺。從而會(huì)換一種角度來(lái)思考問(wèn)題生：不能了，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)是由初速度及合外力決定的，橋頂時(shí)刻汽車速度沿水平方向，合外力只受重力，這是平拋運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)，所以從該時(shí)刻往后，汽車將做平拋運(yùn)動(dòng)，不能沿橋面下橋了。師：這位同學(xué)回答得非常好，在電影里我們經(jīng)常會(huì)見(jiàn)到，當(dāng)車速達(dá)到一定值后，汽車就會(huì)飛離橋面。我們平時(shí)坐車時(shí)有時(shí)也會(huì)遇到這們的情況，這時(shí)我們會(huì)有一種心突然懸空的感覺(jué)，非常難受，這是一種完全失重的感覺(jué)，此時(shí)我們與座椅間沒(méi)有壓力

16、。師：在失重狀態(tài)下，車是不容易控制的，所以過(guò)橋時(shí)不宜高速行駛。四、凹形橋師：公路在通過(guò)小型水庫(kù)泄洪閘的下游時(shí)常常要修建凹形橋，也叫“過(guò)水路面”。那么請(qǐng)同學(xué)分析一下，汽車過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，車對(duì)橋的壓力大小怎樣？同樣假設(shè)車的質(zhì)量m，橋的半徑r，車在最低點(diǎn)的速度為v，則請(qǐng)計(jì)算車對(duì)橋的壓力N。全部留給學(xué)生思考回答，不全的其它學(xué)生補(bǔ)充，對(duì)應(yīng)于凸形橋來(lái)回答考慮。生：，車對(duì)地面的壓力大于本身重力，所以是一種超重狀態(tài)。同樣車?yán)锏娜恕⒈拥纫彩浅貭顟B(tài)。師：回答得很好，這里我要告訴大家，如果過(guò)凹形橋速度過(guò)大也是很危險(xiǎn)的，超重狀態(tài)下人的血液會(huì)向下，嚴(yán)重會(huì)造成大腦缺血，出現(xiàn)昏厥現(xiàn)象。宇航員的身體素質(zhì)是絕對(duì)過(guò)硬的，不

17、僅要接受失重訓(xùn)練，還是接受超重訓(xùn)練。說(shuō)一說(shuō)：汽車在不在拱形橋的最高點(diǎn)或凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)能用上面的方法不解嗎？為什么？不能，受力情況不一樣，必須用變速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律來(lái)研究。五、航天器中的失重現(xiàn)象師：汽車在水平路面上行駛時(shí)會(huì)出現(xiàn)失重現(xiàn)象嗎？生：不會(huì)，汽車在水平路面上行駛又不是過(guò)拱形橋做圓周運(yùn)動(dòng)。師：嗯，那大家能不能告訴我，地球是什么形狀的？生：可以認(rèn)為是球形的。師：那汽車在地球上運(yùn)動(dòng)不就是在球上運(yùn)動(dòng)嗎？那不是做的圓周運(yùn)動(dòng)嗎？生：真的??！學(xué)生大部分會(huì)有一種恍然大悟的感覺(jué)師：請(qǐng)大家看下面一幅圖師：地球可以看作是一個(gè)巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑（約6400km）。地面上有一輛汽車在行

18、駛，重量為G=mg，地面對(duì)它的支持力為N。根據(jù)上面的分析，汽車速度越大，地面對(duì)它的支持力就越小，當(dāng)汽車的速度達(dá)到一定值時(shí)，汽車與地面間就不存在擠壓力了。汽車和汽車?yán)锏娜宋锏染吞幱谕耆е貭顟B(tài)，這時(shí)候地球這座拱橋就“形同虛設(shè)”了，汽車就是衛(wèi)星一樣繞著地球轉(zhuǎn)了。那這個(gè)速度是多大的？生：師：請(qǐng)大家根據(jù)地球半徑算一下具體值。生：師：速度太大了是吧，汽車速度是絕對(duì)達(dá)不到的，所以大家也不要擔(dān)心汽車會(huì)飛起來(lái)。師：汽車的速度雖然達(dá)不到這個(gè)值，但火箭、航天器的速度能達(dá)到，所以我們利用火箭發(fā)射了人造衛(wèi)星。師：假設(shè)如果汽車的速度也能達(dá)到7.9km/s，那汽車也將會(huì)是繞地球旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，此時(shí)車內(nèi)的人物等均處于失重狀態(tài)。

19、我說(shuō)過(guò)，從運(yùn)動(dòng)研究角度而言，人、汽車、衛(wèi)星、火箭的地位是相等的：都是有質(zhì)量的物體。師：通過(guò)剛才的學(xué)習(xí)，我想大家應(yīng)該能夠理解為什么繞地球旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星或航天器中一切人和物均處于失重狀態(tài)。師：當(dāng)汽車像衛(wèi)星一樣繞地球旋轉(zhuǎn)時(shí)，它能控制自己的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)嗎？比如轉(zhuǎn)彎、加速及減速等？生：肯定不行了，它懸在空中，沒(méi)法進(jìn)行這些操作，除非它會(huì)像火箭一樣噴火。師：回答得很好，所以我說(shuō)，在失重狀態(tài)下是很危險(xiǎn)的，沒(méi)有外界物幫助，自己控制不了自己的運(yùn)動(dòng)的。帶領(lǐng)學(xué)生觀看視頻文件：完全失重六、離心運(yùn)動(dòng)師：我們已知物體做圓周運(yùn)動(dòng)的條件是必須有向心力的作用，所需向心力的大小由圓周運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)決定，公式是的力的作用。如果這個(gè)條件達(dá)不到

20、，則物體將不能做圓周運(yùn)動(dòng)。下面我們看幾種代表性的情況師：如果一個(gè)正在做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力突然消失，物體將做什么運(yùn)動(dòng)？生：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于慣性，總有沒(méi)著切線方向飛出去的傾向，它沒(méi)有飛出去而是做圓周運(yùn)動(dòng)的原因是因?yàn)橛邢蛐牧υ诶?。一旦向心力消失了，那物體將會(huì)沿切線方向飛出去。觀看視頻文件：鏈球師：如果外界提供的力小于物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，物體將怎樣運(yùn)動(dòng)？生：雖不會(huì)沿切線飛出去，也會(huì)遠(yuǎn)離圓心。是切線與圓軌道間的曲線?？聪聢D例如以同樣的速度和半徑在地面上轉(zhuǎn)彎和在冰面上轉(zhuǎn)彎一樣，在地面上時(shí)，地面摩擦力足可以提供摩托車轉(zhuǎn)彎所需的向心力，阻止其外甩的趨勢(shì)。但在冰面上時(shí)，冰面上的摩擦力不足

21、以提供其轉(zhuǎn)彎所需的向心力，所以會(huì)打滑。師：以上兩種運(yùn)動(dòng)均稱為離心運(yùn)動(dòng)。離心運(yùn)動(dòng)有很多應(yīng)用。例如洗衣機(jī)脫水時(shí)就是利用離心運(yùn)動(dòng)把附著在物體上的水分甩干。洗衣機(jī)脫水時(shí)，由于高速轉(zhuǎn)動(dòng), 水滴需要較大的向心力, 才能與衣服一起作圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)速足夠大時(shí),衣服已無(wú)法向水滴提供足夠大的附著力(作為向心力), 水滴便產(chǎn)生了離心運(yùn)動(dòng), 離開衣服, 于是衣服被脫水。紡織廠也用這樣的方法使棉紗、毛線、紡織品干燥。師：在煉鋼廠中，把熔化的鋼水澆入圓柱形模子，模子沿圓柱的中心軸線高速旋轉(zhuǎn)，鋼水盱離心運(yùn)動(dòng)趨于周壁，冷卻后形成無(wú)縫鋼管。水泥管道和水泥電線桿的制造也可以用這種離心制管技術(shù)。帶領(lǐng)學(xué)生觀看視頻文件：離心運(yùn)動(dòng)；離心

22、沉淀器師：離心運(yùn)動(dòng)有時(shí)也會(huì)帶來(lái)危害。在水平公路上行駛的汽車，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力是由車輪與路面間的靜摩擦力提供的，如果轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過(guò)大，所需的向心力大于最大靜摩擦力，汽車將做離心運(yùn)動(dòng)而造成事故。因此在公路彎道，車輛不允許超過(guò)規(guī)定的速度。再看視頻文件：汽車轉(zhuǎn)彎翻倒師：高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪，飛輪等，都不得超過(guò)所允許的最大轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，砂輪、飛輪內(nèi)部分子間的相互作用力不足以提供向心力，離心運(yùn)動(dòng)會(huì)讓它們破裂，釀成事故。師：有人認(rèn)為離心運(yùn)動(dòng)是由于物體受到離心力的作用而產(chǎn)生的, 這是錯(cuò)誤的。離心力是不存在的。力是相互的, 一個(gè)實(shí)際存在的力，總是既有施力物體，又有受力物的.脫水機(jī)中的水滴作離心運(yùn)動(dòng)，若其受離心力作

23、用，哪個(gè)物體是施力物體呢？顯然，我們找不出施力物體，故并不存在這種離心力，離心運(yùn)動(dòng)是因?yàn)槲矬w要維持自己的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而發(fā)生的，即慣性。手握繩的一端，使系于繩另一端的小球繞手作圓周運(yùn)動(dòng).松手后小球沿切線方向飛出.顯然小球的離心運(yùn)動(dòng)是由于小球要維持自己原來(lái)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)而產(chǎn)生的.盡管在日常生活中有時(shí)使用“離心力”一詞，但我們要再一次提請(qǐng)同學(xué)們注意，在中學(xué)物理中，沒(méi)有“離心力”這一物理概念.【牢記】：在中學(xué)物理中，沒(méi)有“離心力”這一物理概念。師：如果外界提供的力大于物體圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，會(huì)怎樣？生：物體將做向圓心靠近的曲線運(yùn)動(dòng)。師：對(duì)！這種運(yùn)動(dòng)叫做向心運(yùn)動(dòng)。例如下圖所示運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將A點(diǎn)向下拉，

24、則小球B做的是向圓心靠近的曲線運(yùn)動(dòng)，即向心運(yùn)動(dòng)。AB師：了解這些知識(shí)點(diǎn)后我再來(lái)解決某些同學(xué)心中還有的一點(diǎn)疑問(wèn)。前面講到汽車達(dá)到一定速度以后就會(huì)離開地面像衛(wèi)星一樣繞地球旋轉(zhuǎn)，有些同學(xué)可能認(rèn)為，汽車不是受到重力作用嗎？達(dá)到一定速度離開地球后最終不是還要落回地球嗎？師：不是，大家只想到了重力是將物體往地球上拉，但卻忽略了汽車的運(yùn)動(dòng)，汽車做的是圓周運(yùn)動(dòng)，需要向心力。如果外界提供的向心力不夠，物體將做離心運(yùn)動(dòng)，多了將做向心運(yùn)動(dòng)，正好時(shí)才能做圓周運(yùn)動(dòng)，通過(guò)計(jì)算我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)汽車速度是時(shí)，如果要做圓周運(yùn)動(dòng)，需要的向心力是mg，正好等于重力的大小，也就是說(shuō)此時(shí)物體的重力正好充當(dāng)了向心力，沒(méi)有多余的力將汽車向地

25、球接近，甚至如果汽車速度再大一點(diǎn)，重力提供不了汽車做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，汽車將做離心運(yùn)動(dòng)，遠(yuǎn)離地球，所以不要認(rèn)為重力是指向地球的，物體受到重力一定向地球靠近，還要考慮物體的運(yùn)動(dòng)。七、幾個(gè)重要圓周運(yùn)動(dòng)模型輕繩系一小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，最高點(diǎn)的最小速度。Fmg由于小球做的是圓周運(yùn)動(dòng)，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?yàn)槔K子的特點(diǎn)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(yùn)動(dòng)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(shí)的速度是最高點(diǎn)的最小速度。有： 輕桿固定一小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，最高點(diǎn)的最小速度。Nmg因?yàn)?/p>

26、桿對(duì)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(yùn)動(dòng)時(shí)最高點(diǎn)的最小速度為0。小球沿豎直平面內(nèi)光滑圓環(huán)的內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動(dòng)，最高點(diǎn)的最小速度。分析后知情形與情形相同，豎直方向提供的合力最小值為mg，所以最高點(diǎn)的最小速度為小球在豎直平面內(nèi)的光滑管內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，最高點(diǎn)的最小速度。分析后知情形與情形相同，豎直方向提供的合力最小值為0，所以最高點(diǎn)的最小速度為0.【問(wèn)題】：水流星在最高點(diǎn)時(shí)，為了保證水不流下來(lái)，最小速度就為多大？對(duì)比情形，速度最小為過(guò)山車到最高點(diǎn)時(shí)，如果乘客沒(méi)系安全帶，會(huì)掉下來(lái)嗎？根據(jù)設(shè)計(jì)，過(guò)山車在最高點(diǎn)的速度會(huì)大于，則說(shuō)明需要的向心力將大于重力，差的一部分由座椅對(duì)人的擠壓來(lái)提供，所以人不但不會(huì)掉下來(lái)，人與座椅間還有擠壓力?！咀⒁狻浚核餍莿偤媒?jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，水不是只受重力作用，還有大氣壓力以及杯底對(duì)水的作用，不過(guò)大氣壓力和杯對(duì)水的作用相互抵消。杯受到上面的大氣壓力又受到下面水的壓力，而這兩者又抵消。所以杯只受重力，繩子的拉力為0。例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(yùn)動(dòng)圓半徑為R，小球經(jīng)過(guò)圓環(huán)最高點(diǎn)時(shí)剛好不脫離圓軌則其通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)（ BCD ）A小球?qū)A環(huán)的