生活中的圆周运动导学案—— 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.doc

莱西二中高一物理导学案 编写序号：07 5.7生活中的圆周运动(第一课时) 课型:新授课【学习目标】1知道向心力是圆周运动的物体半径方向的合力，不管是匀速圆周运动还是变速圆周运动。2通过日常生活中的常见例子，学会分析具体问题中的向心力来源。3能理解运用匀速圆周运动规律分析和处理生活中的具体实例。【自主学习】先阅读课本，再回答问题1、（B层）火车转弯特点：火车转弯是一段圆周运动,圆周轨道为弯道所在的水平轨道平面. 受力分析，确定向心力（向心力由铁轨和车轮轮缘的相互挤压作用产生的弹力提供）.缺点：如果两条铁轨在一个水平面内的话，向心力由铁轨和车轮轮缘的相互挤压作用产生的弹力提供，由于火车质量大，速度快，由公式F向=mv2/r，向心力很大，对火车和铁轨损害很大。事实上在火车转弯处，外轨要比内轨略微高一点，形成一个斜面，火车受的重力和支持力的合力提供向心力，对内外轨都无挤压，这样就达到了保护铁轨的目的。如右图所示，对其进行受力分析可知：向心力的方向是_。大小是F向=_。（1）当内外轨道对火车两侧车轮轮缘都无压力.恰好满足 F向=mv02/r ，求得v0=_， （2）当v>v0 时，F向_F合 ，外轨道对外侧车轮轮缘有压力，（3）当v<v0 时，F向_F合，内轨道对内侧车轮轮缘有压力，2、（C层）质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力.通过分析，你可以得出什么结论？ 画出汽车的受力图，推导出汽车对桥面的压力.3.水流星节目在最高点碗口朝下水为什么不流出来?合作探究一火车转弯问题：火车转弯是一段圆周运动，需要有力来提供火车做圆周运动的向心力。1如果内、外轨是等高的，那么火车转弯时是如何获得向心力的? 2高速行驶的火车的轮缘与铁轨挤压，后果会怎样? 3那么应该如何解决这一实际问题？结合学过的知识加以讨论，提出可行的解决方案，并画出受力图，加以定性说明。4火车转弯时的转弯半径为R，弯道的倾斜角度为，火车转弯时的速度v0为多大时，才不至于对内、外轨道产生挤压? （提示：（1）确定火车作圆周运动的轨道平面，并找出圆心；（2）画出火车的受力分析图，并求出规定的速度。）5讨论当火车行驶速度大于或小于规定的行驶速度时，向心力的来源情况。自我诊断1：在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低，路面与水平面间的夹角为，且tan=0.2；而拐弯路段的圆弧半径R=200m若要使车轮与路面之间的侧向摩擦力等于零，车速v应为多少？（g=10m/s2）二汽车过桥问题：汽车过桥可以看做是一个局部圆周运动。1汽车过拱形桥（只分析在最高点）（1） 设拱形桥面所在圆的半径为R，汽车质量为m，在最高点的速度为v，推导出汽车对桥面的压力，并指出汽车对桥的压力比自身的重力大些还是小些？ （2）汽车在拱形桥面上行驶时，有可能对桥面的压力为零吗？此时，汽车受到的重力的作用效果是什么？思考：汽车对凸形桥顶端压力为零时，汽车速度多大？此时做什么运动？2汽车过凹形桥（只分析在最低点）设凹形桥面所在圆的半径为R，汽车质量为m，在最低点的速度为v，推导出汽车对桥面的压力，并指出汽车对桥的压力比自身的重力大些还是小些？思考1：修建拱形桥时，一般修建什么桥比较好一些？思考2：一辆汽车在丘陵地带匀速行驶，地形如图所示，由于轮胎太旧，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段应是（ ） A.a处 B.b处 C.c处 D.d处v 自我诊断2：一辆质量m=2.0 t的小轿车，驶过半径R=100 m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10 m/s2.求：v （1）若桥面为凹形，汽车以20 m/s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大？v （2）若桥面为凸形，汽车以10 m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大？三.水流星.轻绳.过山车类型自我诊断3：杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水的小水桶，在竖直平面内做圆周运动，若水的质量m05 kg，绳长l=60cm，求：（1）水在最高点速率v3 ms时，桶底对水的压力 （2）最高点水不流出的最小速率小结课堂检测1如图所示，汽车质量为1.5104 kg，以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，桥面圆弧半径为15 m。如果桥面承受的最大压力不得超过2.0105 N，汽车允许的最大速率是多少？汽车以此速率驶过桥面的最小压力是多少?(g取10 ms2)2、用长为l的细绳拴着质量为m的小球，在竖直平面内做圆周运动，则下列说法中正确的是（ ）A.小球在最高点所受的向心力一定是重力 B.小球在最高点绳子的拉力可能为零C.小球在最低点绳子的拉力一定大于重力D.若小球恰好能在竖直平面内做圆周运动，则它在最高点的速率为5