生活中的圆周运动导学案教师版.doc

6.4生活中的圆周运动导学案

班级姓名小组

【学习目标】

1．巩固向心力和向心加速度的知识。

2．会在具体问题中分析向心力的来源。

3．会利用牛顿第二定律解决生活中圆周运动问题。

【重点难点】

1．重点：具体问题中向心力的来源。

2．难点：（1）具体问题中向心力的来源尤其是火车转弯问题；（2）离心现象的理解。

【导学流程】

一、学（请同学预习课本完成以下填空）

一）、火车转弯

1.火车在弯道上的运动特点

火车在弯道上运动时实际上在水平面内做圆周运动，因而具有向心加速度，由于其质量很大，故需要很大的向心力。

2.向心力的来源

（1）若转弯时内外轨一样高，则由外轨对轮缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损。

（2）若内外轨有高度差，火车依据规定的行驶速度行驶，转弯时向心力几乎完全由重力G和支持力的合力提供，这样，轨道不会受到侧压力，铁轨不易受损。

3.转弯轨道受力与火车速度的关系

如图所示，设火车轨道两轨间距为L，内、外轨高度差为h，转弯处圆周运动半径为R。火车转弯时可看作匀速圆周运动，运动轨迹在水平面内。

火车转弯处外轨略高于内轨，使得火车所受重力和支持力的合力提供向心力：

，故，当L、h、R选定时，唯一确定。

①当火车行驶速度v等于时,,内、外轨道对轮缘都没有侧压力。

②当火车行驶速度v大于时,，需要外轨道对火车轮缘有向内的侧压力。

③当火车行驶速度v小于时，，内轨道对火车轮缘有向外的侧压力。

二）、汽车过拱形桥

汽车过凸形桥

汽车过凹形桥

受力分析

向心力

对桥的压力

结论

汽车对桥的压力小于汽

车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力越小

汽车对桥的压力大于汽

车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力越大

三）、航天器中的失重现象

航天器在近地轨道的运动

(1)向心力分析：航天员受到的地球引力与座舱对他的支持力的合力为他提供绕地球做匀速圆周运动所需的向心力，mg－FN＝meq\f(v2,R)，所以FN＝meq\b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(g－\f(v2,R)))，故宇航员处于失重状态。

(2)完全失重状态：当v＝eq\r(gR)时，座舱对航天员的支持力FN＝0，航天员处于完全失重状态。

（3）在正常情况下，航天器内的任何物体之间均没有压力。

四）、离心运动

(1)定义：做圆周运动的物体沿切线飞出或逐渐远离圆心的运动。

(2)原因：向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力。

拓展：合外力与运动关系?

；F合是外界提供的合外力。

“供需平衡”：，匀速圆周运动，轨迹为圆周。

“供不应需”：，离心运动，轨迹为曲线。

“供大于需”：，近心运动，轨迹为曲线。

向心力消失：，沿切线方向飞出，轨迹为直线。

(3)应用：

洗衣机脱水，纺织厂使棉纱、毛线、纺织品干燥，制作无缝钢管、水泥管道、水泥电线杆，分离血液等。

(4)危害：

汽车转弯时，若最大静摩擦力不足以提供所需的向心力，汽车会做离心运动而造成事故。

高速转动的砂轮、飞轮，若超过最大转速，会做离心运动致使破裂，造成事故。

二、反思：通过以上学习，你还存在哪些疑惑？在空白处做简要说明。

三、测

请完成限时训练