2018-2019學年高中物理 第五章 曲線運動 7 生活中的圓周運動課件 新人教版必修2.ppt

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1、7生活中的圓周運動,,1．能定性分析火車轉(zhuǎn)彎時外軌比內(nèi)軌高的原因，知道航天器中失重現(xiàn)象的本質(zhì)．2．會用牛頓第二定律分析圓周運動，能定量分析汽車過拱形橋最高點和凹形橋最低點的壓力問題．3．進一步領會力與物體的慣性對物體運動狀態(tài)變化所起的作用，知道離心現(xiàn)象及產(chǎn)生條件，了解離心運動的應用和防止．,教學目標,,,【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．【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．,重點難點,,,本節(jié)課在勻速圓周運動的基礎上，結(jié)合兩個實際例子進行分析，教學

2、時要注意充分發(fā)揮教師的主導作用和學生的主體作用，拓展知識的應用．分析和解決有關(guān)圓周運動的問題，重要的是搞清楚向心力的來源，這是研究勻速圓周運動的關(guān)鍵，在具體問題的分析時，要注意：1．要判斷圓心的位置和質(zhì)點做圓周運動的半徑．2．對向心力來源的分析，要明確分析和計算的依據(jù)仍是普遍的運動規(guī)律——牛頓第二定律，只是這里的加速度是向心加速度.,教學建議,,,【導入一】師：生活中圓周運動的例子很多，你能列舉一些嗎？生：……師：生活中的圓周運動是多種多樣的，大家都知道圓周運動需要向心力，你能談談對向心力的認識嗎？生1：向心力總是指向圓心的；生2：向心力是按力的作用效果命名的力，并且是由其他力來提供的；……,

3、新課導入,,,師：組織、鼓勵學生向老師提問有關(guān)圓周運動的問題．生：積極提問．師：對學生的提問，教師首先要肯定其勇氣，并告訴學生他們所提的問題多數(shù)會在這堂課中得到解決，這堂課將深入分析圓周運動的幾個特例，解決圓周運動問題的關(guān)鍵是分析向心力的來源，應用的規(guī)律仍然是牛頓第二定律，與前面所學的知識大同小異．,新課導入,,,【導入二】賽車在經(jīng)過彎道時都會減速，如果不減速賽車就會出現(xiàn)側(cè)滑，從而引發(fā)事故．大家思考一下我們?nèi)绾尾拍苁官愜囋趶澋郎喜粶p速通過？課件展示自行車賽中自行車在通過彎道時的情景．根據(jù)展示可以看出自行車在通過彎道時都是向內(nèi)側(cè)傾斜，這樣的目的是什么？賽場有什么特點？今天我們就來研究一下在轉(zhuǎn)彎的

4、過程當中如何來保證安全？,新課導入,,火車轉(zhuǎn)彎時，在彎道處使外軌略________內(nèi)軌，鐵軌對火車的支持力FN的方向不再是豎直的，而是斜向彎道的________側(cè)．在修筑鐵路時，要根據(jù)彎道的半徑和規(guī)定的行駛速度，適當選擇內(nèi)、外軌的高度差，使轉(zhuǎn)彎時所需的向心力幾乎完全由____________和支持力FN的合力來提供，如圖5－7－1所示．由F合＝Gtanθ＝mgtanθ＝得v0＝.由于火車軌道建成后，R、θ各量是確定的，所以火車轉(zhuǎn)彎時的車速應當是一個定值．,火車轉(zhuǎn)彎問題,,知識必備,知識點一,高于,內(nèi),,重力G,,圖5－7－1,汽車過拱形橋,,知識必備,知識點二,,G－FN,G－Fn,G－Fn,

5、小于,越小,0,平拋運動,航天器中的失重現(xiàn)象,,知識必備,知識點三,,地球半徑,失重,做圓周運動的物體，由于________，總有沿著切線方向飛出去的傾向．但它沒有飛出去，這是因為________在拉著它，使它與圓心的距離保持不變．一旦向心力________，物體就沿切線方向飛出去，而在合力不足以提供所需向心力時，物體雖不會沿切線方向飛出去，也會逐漸遠離圓心．,離心運動,,知識必備,知識點四,,慣性,向心力,突然消失,[想一想]鐵路和高速公路的轉(zhuǎn)彎處以及賽車場的環(huán)形車道的路面總是外側(cè)高、內(nèi)側(cè)低，這樣做的目的是什么？[要點總結(jié)]1．當火車行駛速度v等于規(guī)定速度v0時，火車所需的向心力僅由____

6、_________________提供，此時內(nèi)、外軌對火車輪緣________擠壓作用．,,學習互動,火車、汽車拐彎問題分析,考點一,,,重力和彈力的合力,無,2．當火車行駛速度v與規(guī)定速度v0不相等時，火車所需的向心力不再僅由重力和彈力的合力提供，此時內(nèi)、外軌對火車輪緣有擠壓作用，具體情況如下：(1)當火車行駛速度v>v0時，________對輪緣有側(cè)壓力．(2)當火車行駛速度v

7、車輪緣的結(jié)構(gòu)，如圖所示．,,學習互動,圓周運動中的超重和失重,考點二,,,[想一想]汽車通過拱形橋最高點時，是處于超重狀態(tài)還是處于失重狀態(tài)？為什么？[要點總結(jié)]1．汽車過橋中的超重與失重,,學習互動,,,,,學習互動,,,,例2質(zhì)量m＝2.0104kg的汽車以不變的速率先后駛過凹形橋面和凸形橋面，兩橋面的圓弧半徑均為60m，如果橋面承受的壓力不得超過3.0105N，則：(1)汽車允許的最大速率是多少？(2)若以(1)問所求速率行駛，汽車對橋面的最小壓力是多少？(g取10m/s2),,,,,學習互動,,,學習互動,,,,例3一輛載重汽車的質(zhì)量為4m，通過半徑為R的拱形橋，若橋頂能承受的最大壓力為

8、F＝3mg(g為重力加速度)，為了安全行駛，試求汽車通過橋頂?shù)乃俣确秶?,,,,,,學習互動,,,,[點評]安全行駛應該是既不壓壞橋頂，又不飛離橋面，因此速度不能太小，否則會壓壞橋頂，速度也不能太大，否則會飛離橋面．,,,,[想一想]洗衣機脫水筒里的衣服上的水為什么能脫離衣服呢？摩托車越野比賽時，經(jīng)常看到摩托車在轉(zhuǎn)彎處出現(xiàn)翻車現(xiàn)象，這種現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的呢？[要點總結(jié)]1．離心運動(1)定義：做圓周運動的物體，在所受合外力_________或_______________________________的情況下，所做的逐漸遠離圓心的運動．(2)本質(zhì)：做圓周運動的物體，由于本身的________

9、，總有沿著圓周切線方向飛出去的傾向．,,學習互動,對離心運動的理解和應用,考點三,,,突然消失,不足以提供圓周運動所需向心力,慣性,(3)受力特點：①當F＝mω2r時，物體做勻速圓周運動；②當F＝0時，物體沿切線方向飛出；③當Fmω2r時，物體將逐漸靠近圓心，做近心運動．,,學習互動,,,,圖5－7－2,,學習互動,,,,例4關(guān)于離心運動，下列說法中正確的是()A．物體一直不受外力作用時，可能做離心運動B．在外界提供的向心力突然變大時，原來做勻速圓周運動的物體將做離心運動C．只要向心力的數(shù)值發(fā)生變化，原來做勻速圓周運動的物體就將做離心運動D．當外界提供的向心力突然消失或數(shù)值變小時，原來做勻速圓

10、周運動的物體將做離心運動,,,,[答案]D,,[解析]所謂離心運動是指原來在做圓周運動的物體后來遠離圓心，所以選項A錯誤；離心運動發(fā)生的條件是：實際的合力小于做圓周運動所需要的向心力，所以選項B、C錯誤，D正確．,,學習互動,,,,,,,,[點評]本題考查離心現(xiàn)象，解答本題的關(guān)鍵是理解離心運動的本質(zhì)．,備用習題,,,,[答案]C,[解析]物體在最低點最可能出現(xiàn)相對滑動，對物體進行受力分析，應用牛頓第二定律，有μmgcosθ－mgsinθ＝mω2r，解得ω＝1.0rad/s，選項C正確．,備用習題,,2．(多選)如圖所示為賽車場的一個水平“U”形彎道，轉(zhuǎn)彎處為圓心在O點的半圓，內(nèi)、外半徑分別為r

11、和2r.一輛質(zhì)量為m的賽車通過AB線經(jīng)彎道到達A′B′線，有如圖所示的①、②、③三條路線，其中路線③是以O′為圓心的半圓，OO′＝r.賽車沿圓弧路線行駛時，路面對輪胎的最大徑向靜摩擦力為Fmax.選擇路線，賽車以不打滑的最大速率通過彎道，則(所選路線內(nèi)賽車速率不變，發(fā)動機功率足夠大)()A．選擇路線①，賽車經(jīng)過的路程最短B．選擇路線②，賽車的速率最小C．選擇路線③，賽車所用時間最短D．①、②、③三條路線的圓弧上，賽車的向心加速度大小相等,備用習題,,,[答案]ACD,備用習題,,3．下列有關(guān)洗衣機脫水筒的脫水原理說法正確的是()A．水滴受離心力作用，而沿背離圓心的方向甩出B．水滴受到向心力，由

12、于慣性沿切線方向甩出C．水滴受到的離心力大于它受到的向心力，從而沿切線方向甩出D．水滴與衣服間的附著力小于它所需的向心力，于是沿切線方向甩出,,[答案]D,,自我檢測,,,,圖5－7－3,,自我檢測,,,,[答案]B,,自我檢測,,,2．(圓周運動中的超重與失重)(多選)在下列各事例中，哪種情況將出現(xiàn)超重現(xiàn)象()A．蕩秋千的小孩經(jīng)過最低點時B．汽車過凸形橋最高點時C．汽車過凹形橋最低點時D．在繞地球做勻速圓周運動的飛船中的儀器,,[答案]AC,[解析]超重現(xiàn)象就是物體對支持物的壓力大于物體所受到的重力．選項B中汽車對橋面的壓力小于重力，處于失重狀態(tài)；在繞地球做勻速圓周運動的飛船中的儀器是處于完全失重狀態(tài)．故選項B、D錯誤．,,,自我檢測,,,3．(對離心運動的理解和應用)世界一級方程式錦標賽新加坡大獎賽賽道單圈長5.067公里，共有23個彎道．如圖5－7－4所示，賽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時，常常在彎道上沖出跑道，則以下說法正確的是()A．由于賽車行駛到彎道時，運動員未能及時轉(zhuǎn)動方向盤才造成賽車沖出跑道的B．由于賽車行駛到彎道時，運動員沒有及時減速才造成賽車沖出跑道的C．由于賽車行駛到彎道時，運動員沒有及時加速才造成賽車沖出跑道的D．由公式F＝mω2r可知，彎道半徑越大，越容易沖出跑道,,,,圖5－7－4,自我檢測,,,[答案]B,