物理必修二学案(57生活中的圆周运动)..docVIP

5.7 《生活中的圆周运动》导学案 【学习目标】 1. 进一步加深对向心力的认识，会在实际问题中分析向心力的来源 2. 能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例 【重点难点】 分析具体问题中向心力的来源，掌握用牛顿第二定律分析向心力的方法 【学法指导】 阅读教材插图，结合生活中的圆周运动，体会向心力的概念，结合例题体会牛顿第二定律在圆周运动问题中的运用。 【知识链接】 1、向心力 ①做匀速圆周运动的物体所受的合外力总是指向 ，所以叫 ． ②向心力公式：____________________________________ ③向心力的作用效果：只是改变物体线速度的 而不改变线速度的 ． ④向心力的来源：向心力是按_________命名的力，任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力；不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用外，还要受到向心力的作用。 2、应用向心力公式解题的一般步骤： （1）明确研究对象：解题时要明确所研究的是哪一个做圆周运动的物体。 （2）确定物体做圆周运动的轨道平面，并找出圆心和半径。 （3）确定研究对象在某个位置所处的状态，分析物体的受力情况，判断哪些力提供向心力.这是解题的关键。 （4）根据向心力公式列方程求解。 【学习过程】 一、铁路的弯道 阅读课本，观察铁轨弯道的特点和火车车轮的结构特点。 问题1：若转弯处内外轨一样高，火车转弯需要的向心力由什么力来提供呢？ 这样设计有什么缺点? 问题2：如果在弯道处外轨高于内轨，火车过弯道时需要的向心力由什么力来提供 作出受力图。这样设计有什么优点？ [来源:学科网] 思考： 1、如果铁轨修好了，那么，弯道的半径和内外轨的高度差就是一定的了，若要对轨道没有挤压，则要按照规定的行驶速度行使。 （1）若是超过规定行使速度，则需要的向心力比按规定行驶时 ，哪侧的轨道受到挤压？ （2）若是小于规定行使速度，则需要的向心力比按规定行驶时 ， 哪侧的轨道受到挤压？ 2、赛车中，若要减少弯道事故，怎样设计弯道的路面？高速路转弯处路面是怎么设计的？摩托车转弯时车身为什么要适当倾斜？ 二、拱形桥 1、拱形桥 质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进，设桥面的圆弧半径为R，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力。 问题1：分析汽车的受力情况，确定汽车通过拱形桥的最高点时，什么力提供向心力？[来源:Zxxk.Com] 问题2：根据牛顿运动定律列方程，求出汽车对桥的压力？ 问题3：根据汽车对桥的压力的表达式，可得出： （1）汽车对桥面的压力________汽车的重力mg；(填大于或小于) （2）汽车行驶的速度越大，汽车对桥面的压力越_______(填大或小) 问题4：试分析如果汽车的速度不断增大，会有什么现象发生呢？: 2、凹形桥 如果是凹形桥，汽车行驶在最低点时，桥面受到的压力如何？比汽车的重力大些还是小些？ 三、航天器中的失重现象[来源:学科网] 阅读课本25页思考与讨论。速度多大时，汽车离开地球？（用R、g表示）[来源:Z§xx§k.Com] 人处于什么状态？（超重、失重或完全失重?） 宇宙飞船中的人处于什么状态？是否受重力？对座椅为什么没有压力？ 四、离心运动[来源:Z。xx。k.Com]当网笼转得比较慢时，水滴跟物体的附着力足以提供所需的向心力F，使水滴做圆周运动。当网笼转得比较快时，附着力不足以提供所需的向心力 F，于是水滴做离心运动，穿过网孔，飞到网笼外面。 （2）制作“棉花”糖的原理： 内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花 思考：物体做离心运动是因为受到离心力吗？ 2、离心运动的防止： 在水平公路上行驶的汽车转弯时 在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大，所需向心力F大于最大静摩擦力Fmax，汽车将做离心运动而造成交通事故。因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度。 【训练测试】 1．有一列重为100t的火车，以72km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径400m。 ⑴?试计算铁轨受到的侧压力？ ⑵?若要使火车以此速率通过的弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的大小。 2．一辆汽车匀速率通过一座圆弧形拱桥后，接着又以相同速率通过一圆弧形凹形桥。设两圆弧半径相等