理化生圓周運(yùn)動(dòng)的案例分析學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1理化生圓周運(yùn)動(dòng)的案例理化生圓周運(yùn)動(dòng)的案例(n l)分析分析第一頁(yè)，共32頁(yè)。2第1頁(yè)/共32頁(yè)第二頁(yè)，共32頁(yè)。32.2.知道向心力是圓周運(yùn)動(dòng)的物體沿半徑方向知道向心力是圓周運(yùn)動(dòng)的物體沿半徑方向(fngxing)(fngxing)的合力的合力，不管是勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng)，不管是勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng)1.1.通過(guò)日常生活中的常見(jiàn)例子，學(xué)會(huì)分析通過(guò)日常生活中的常見(jiàn)例子，學(xué)會(huì)分析(fnx)(fnx)具體問(wèn)題中的具體問(wèn)題中的向心力來(lái)源向心力來(lái)源3.3.能運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析和處理生活能運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析和處理生活(shnghu)(shnghu)中的中的具體實(shí)例具體實(shí)例第

2、2頁(yè)/共32頁(yè)第三頁(yè)，共32頁(yè)。41.1.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到向心力的作用，如何做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到向心力的作用，如何(rh)(rh)理解向心力理解向心力？ 向心力是按效果向心力是按效果(xiogu)(xiogu)命名的力命名的力 任何一個(gè)力或幾個(gè)力的合力只要它的作用效果任何一個(gè)力或幾個(gè)力的合力只要它的作用效果(xiogu)(xiogu)是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力向心力 不能認(rèn)為做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體除了受到另外物體的作不能認(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力外，還要受到向心力用力外，還要受到向心力復(fù)習(xí)回顧復(fù)習(xí)回顧第

3、3頁(yè)/共32頁(yè)第四頁(yè)，共32頁(yè)。5勻速圓周運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)(yndng)：vvvo復(fù)習(xí)復(fù)習(xí)(fx)(fx)回顧回顧 第4頁(yè)/共32頁(yè)第五頁(yè)，共32頁(yè)。6拉力的方向指向圓心，與速度方向垂直，且不斷拉力的方向指向圓心，與速度方向垂直，且不斷(bdun)(bdun)變化。變化。第5頁(yè)/共32頁(yè)第六頁(yè)，共32頁(yè)。7vtsavTaav:av:第6頁(yè)/共32頁(yè)第七頁(yè)，共32頁(yè)。82.2.試說(shuō)出計(jì)算向心試說(shuō)出計(jì)算向心(xin xn)(xin xn)力、向心力、向心(xin (xin xn)xn)加速度的公式加速度的公式向心向心(xin xn)(xin xn)加速度的加速度的大小：大?。合蛐牧Φ姆较蛳蛐牧Φ姆?/p>

4、向(fngxing)(fngxing)：始終指向圓心始終指向圓心向心力的大小向心力的大小: :始終指向圓心始終指向圓心向心加速度的方向：向心加速度的方向：第7頁(yè)/共32頁(yè)第八頁(yè)，共32頁(yè)。9 分析分析(fnx)(fnx)以下實(shí)例中向心力的來(lái)源以下實(shí)例中向心力的來(lái)源第8頁(yè)/共32頁(yè)第九頁(yè)，共32頁(yè)。10 如果你坐過(guò)過(guò)山車如果你坐過(guò)過(guò)山車, ,在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)有何感受在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)有何感受(gnshu)(gnshu)？請(qǐng)？請(qǐng)交流一下你的感受交流一下你的感受(gnshu)(gnshu)。第9頁(yè)/共32頁(yè)第十頁(yè)，共32頁(yè)。11案例案例(n l)1 (n l)1 游樂(lè)場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)：過(guò)山車游樂(lè)場(chǎng)中的圓

5、周運(yùn)動(dòng)：過(guò)山車OmgFN在最高點(diǎn)在最高點(diǎn)NFmgF向2vFmr向又因?yàn)?NvmgFmr即20所以又NNvFmmgrFvgr所以要使過(guò)山車經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)過(guò)山車的速度第10頁(yè)/共32頁(yè)第十一頁(yè)，共32頁(yè)。12 案例案例(n l)2 (n l)2 水流星的圓周運(yùn)動(dòng)水流星的圓周運(yùn)動(dòng)第11頁(yè)/共32頁(yè)第十二頁(yè)，共32頁(yè)。13vrrvTG GNNG在最高點(diǎn)FGT向2vFmr向又因?yàn)?vGTmr即20vTmmgrT所以又vgr所以要水經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)不流出小球速度在最高點(diǎn)在最高點(diǎn)第12頁(yè)/共32頁(yè)第十三頁(yè)，共32頁(yè)。14如圖所示，質(zhì)量為如圖所示，質(zhì)量為m m的小球在豎直平面內(nèi)的光滑圓軌道上做的小球在豎直平面內(nèi)的光滑圓

6、軌道上做圓周運(yùn)動(dòng)圓半徑為圓周運(yùn)動(dòng)圓半徑為R R，小球經(jīng)過(guò)圓軌最高點(diǎn)時(shí)剛好不脫離，小球經(jīng)過(guò)圓軌最高點(diǎn)時(shí)剛好不脫離圓軌則其通過(guò)圓軌則其通過(guò)(tnggu)(tnggu)最高點(diǎn)時(shí)（最高點(diǎn)時(shí)（ ）A A小球?qū)A環(huán)的壓力大小等于小球?qū)A環(huán)的壓力大小等于mgmgB B小球受到的向心力等于重力小球受到的向心力等于重力 C C小球的線速度大小等于小球的線速度大小等于D D小球的向心加速度大小等于小球的向心加速度大小等于g gBCDBCDgR第13頁(yè)/共32頁(yè)第十四頁(yè)，共32頁(yè)。15 案例案例(n l)3 (n l)3 汽車過(guò)拱形橋汽車過(guò)拱形橋 第14頁(yè)/共32頁(yè)第十五頁(yè)，共32頁(yè)。16第15頁(yè)/共32頁(yè)第十六頁(yè)

7、，共32頁(yè)。171. 1. 汽車靜止在橋頂與通過(guò)橋頂是否汽車靜止在橋頂與通過(guò)橋頂是否(sh fu)(sh fu)為同種狀態(tài)？為同種狀態(tài)？ 2. 2. 汽車過(guò)拱橋橋頂?shù)南蛐牧θ绾纹囘^(guò)拱橋橋頂?shù)南蛐牧θ绾?rh)(rh)產(chǎn)生？產(chǎn)生？想一想想一想 說(shuō)一說(shuō)說(shuō)一說(shuō)方向方向(fngxing)(fngxing)如何？如何？ 第16頁(yè)/共32頁(yè)第十七頁(yè)，共32頁(yè)。18Mg-F=mv2/r解：對(duì)汽車解：對(duì)汽車(qch)(qch)進(jìn)行受力分析進(jìn)行受力分析由牛頓由牛頓(ni dn)第二定律知第二定律知F=mg-mv2/r（2） 討論討論(toln)：當(dāng)：當(dāng)v = 時(shí)，時(shí)， F =？ 當(dāng)當(dāng)0 v 時(shí)時(shí) ，F(xiàn)=？ 當(dāng)

8、當(dāng) v 時(shí)時(shí), F=？0mg-mv2/r不存在不存在; 汽車將飛離橋面汽車將飛離橋面由牛頓第三定律知汽車對(duì)橋面的壓力F/ /=F第17頁(yè)/共32頁(yè)第十八頁(yè)，共32頁(yè)。194. 4. 質(zhì)量可以不計(jì)的細(xì)桿的一端固定著一個(gè)質(zhì)量為質(zhì)量可以不計(jì)的細(xì)桿的一端固定著一個(gè)質(zhì)量為m m的小球，另一端能的小球，另一端能繞光滑的水平軸繞光滑的水平軸O O轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)(zhun dng).(zhun dng).讓小球在豎直平面內(nèi)繞軸讓小球在豎直平面內(nèi)繞軸O O做半徑做半徑為為l l的圓周運(yùn)動(dòng)，小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的線速度大小為的圓周運(yùn)動(dòng)，小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的線速度大小為v.v.下列說(shuō)法中正確下列說(shuō)法中正確的是的是( )( )A

9、 A、v v不能小于不能小于B B、v v 時(shí)，小球與細(xì)桿之間無(wú)彈力作用時(shí)，小球與細(xì)桿之間無(wú)彈力作用C C、v v大于大于 時(shí)，小球與細(xì)桿之間的彈力隨時(shí)，小球與細(xì)桿之間的彈力隨v v增大而增大增大而增大D D、v v小于小于 時(shí)，小球與細(xì)桿之間的彈力隨時(shí)，小球與細(xì)桿之間的彈力隨v v減小而增大減小而增大glglglBCDBCD第18頁(yè)/共32頁(yè)第十九頁(yè)，共32頁(yè)。20你見(jiàn)過(guò)你見(jiàn)過(guò)凹形凹形的橋嗎？的橋嗎？第19頁(yè)/共32頁(yè)第二十頁(yè)，共32頁(yè)。21 質(zhì)量為質(zhì)量為m m的汽車在凹橋上以速度的汽車在凹橋上以速度v v前進(jìn)，橋面的圓弧前進(jìn)，橋面的圓弧半徑半徑(bnjng)(bnjng)為為 r r，重力

10、加速度為，重力加速度為g g。求汽車通過(guò)橋的。求汽車通過(guò)橋的最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面的壓力最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面的壓力F F。并討論若速度增大會(huì)發(fā)生什么。并討論若速度增大會(huì)發(fā)生什么情況情況? ? 思考思考(sko)(sko)與交流與交流第20頁(yè)/共32頁(yè)第二十一頁(yè)，共32頁(yè)。22GNN-mg=mv2/r 質(zhì)量為質(zhì)量為m m的汽車在凹橋上以速度的汽車在凹橋上以速度v v前進(jìn)，橋面的圓前進(jìn)，橋面的圓弧半徑為弧半徑為 r r，重力加速度為，重力加速度為g g。求汽車通過(guò)橋的最低點(diǎn)。求汽車通過(guò)橋的最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面的壓力時(shí)對(duì)橋面的壓力F F。并討論若速度增大。并討論若速度增大(zn d)(zn d)會(huì)發(fā)會(huì)發(fā)生什么情況生什么

11、情況? ? 第21頁(yè)/共32頁(yè)第二十二頁(yè)，共32頁(yè)。23案例案例(n l)4 (n l)4 車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需向車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需向心力心力第22頁(yè)/共32頁(yè)第二十三頁(yè)，共32頁(yè)。24GNF第23頁(yè)/共32頁(yè)第二十四頁(yè)，共32頁(yè)。25外軌略高于內(nèi)軌時(shí)：外軌略高于內(nèi)軌時(shí)：火車火車(huch)(huch)受受力：力：豎直向下豎直向下(xin xi)(xin xi)的重力的重力 G G火車火車(huch)(huch)的向心力：的向心力：由由G G和和N N的合力提供的合力提供垂直軌道面的支持力垂直軌道面的支持力N N試推導(dǎo)：火車的限速為試推導(dǎo)：火車的限速為0ghRLv Nmg思考：思考：為什么火車要限速？為什么

12、火車要限速？Ftanmg20vFmR由力的關(guān)系得：由力的關(guān)系得：由向心力公式得：由向心力公式得：F合外合外由幾何關(guān)系得：由幾何關(guān)系得：hsintanL ghR0Lv 第24頁(yè)/共32頁(yè)第二十五頁(yè)，共32頁(yè)。26若火車若火車(huch)(huch)速度與設(shè)計(jì)速度不同會(huì)怎樣？速度與設(shè)計(jì)速度不同會(huì)怎樣？過(guò)大時(shí)：外側(cè)軌道過(guò)大時(shí)：外側(cè)軌道(gudo)(gudo)與輪之間有彈力與輪之間有彈力過(guò)小時(shí)：內(nèi)側(cè)軌道過(guò)小時(shí)：內(nèi)側(cè)軌道(gudo)(gudo)與輪之間有彈力與輪之間有彈力需要輪緣提供額外的彈力滿足向心力的需求需要輪緣提供額外的彈力滿足向心力的需求思考：思考：當(dāng)火車提速后，如何對(duì)舊的鐵路彎道進(jìn)行改造？?jī)?nèi)當(dāng)

13、火車提速后，如何對(duì)舊的鐵路彎道進(jìn)行改造？?jī)?nèi)外軌的高度差外軌的高度差h h如何確定？如何確定？ 想一想想一想 說(shuō)一說(shuō)說(shuō)一說(shuō)第25頁(yè)/共32頁(yè)第二十六頁(yè)，共32頁(yè)。27火車在某個(gè)彎道按規(guī)定運(yùn)行速度火車在某個(gè)彎道按規(guī)定運(yùn)行速度40m/s40m/s轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)、外軌對(duì)車輪轉(zhuǎn)彎時(shí)，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)行速度為皆無(wú)側(cè)壓力，若火車在該彎道實(shí)際運(yùn)行速度為30m/s30m/s，則下列，則下列(xili)(xili)說(shuō)法中正確的是（說(shuō)法中正確的是（ ）A.A.僅內(nèi)軌對(duì)車輪有側(cè)壓力僅內(nèi)軌對(duì)車輪有側(cè)壓力B.B.僅外軌對(duì)車輪有側(cè)壓力僅外軌對(duì)車輪有側(cè)壓力C.C.內(nèi)、外軌對(duì)車輪都有側(cè)壓力內(nèi)、外軌對(duì)車

14、輪都有側(cè)壓力D.D.內(nèi)、外軌對(duì)車輪均無(wú)側(cè)壓力內(nèi)、外軌對(duì)車輪均無(wú)側(cè)壓力A A 第26頁(yè)/共32頁(yè)第二十七頁(yè)，共32頁(yè)。28GNNG案例案例5 5 汽車汽車(qch)(qch)勻速轉(zhuǎn)彎勻速轉(zhuǎn)彎思考：為什么高速公路思考：為什么高速公路(o s n l)(o s n l)轉(zhuǎn)彎處修建的外側(cè)轉(zhuǎn)彎處修建的外側(cè)高一些？高一些？第27頁(yè)/共32頁(yè)第二十八頁(yè)，共32頁(yè)。29第28頁(yè)/共32頁(yè)第二十九頁(yè)，共32頁(yè)。30處理處理(chl)(chl)勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的一般步驟：勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的一般步驟：（1 1）明確）明確(mngqu)(mngqu)對(duì)象，畫出圓周平面，確定圓心和標(biāo)出對(duì)象，畫出圓周平面，確定圓心和標(biāo)出半徑半徑（2 2）進(jìn)行）進(jìn)行(jnxng)(jnxng)受力分析，畫出受力分析受力分析，畫出受力分析圖圖（3 3）求出在）求出在半徑方向半徑方向的合力，即的合力，即向心力向心力（4 4）用牛頓第二定律，結(jié)合勻速圓周運(yùn)的特點(diǎn)列方程求解。）用牛頓第二定律，結(jié)合勻速圓周運(yùn)的特點(diǎn)列方程求解。2vFmamr合第29頁(yè)/共32頁(yè)第三十頁(yè)，共32頁(yè)。31“供需供需(n x)”(n x)”平衡平衡 物體做勻速圓周物體做勻