2022年生活中的圆周运动导学案 .pdf
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1、5.7 生活中的圆周运动【学习目标】1. 能定性分析火车外轨比内轨高的原因,能定量分析汽车过拱桥最高点和凹桥最低点的压力问题,知道航天器的失重现象和离心运动。2. 学会分析圆周运动的方法,培养理论联系实际的能力,能用所学知识分析和处理生产和生活中的具体实例。3. 积极投入,全力以赴,领略圆周运动的奥妙,培养学习物理的兴趣。重点:1. 理解向心力是一种效果力。2. 在具体问题中能找到是谁提供向心力的,并结合牛顿运动定律求解有关问题。难点:1. 具体问题中向心力的来源。2. 对变速圆周运动的理解和处理。【使用说明学法指导】 1. 通过回忆、讨论 . 查找解决知识准备中的各问题,在此基础上结合教材助
2、读设置的问题去阅读教材的内容,完成预习自测。2. 独立完成,计时30 分钟。I . 知识准备1. 匀速圆周运动的特点及条件是什么?与变速圆周运动的区别?2. 向心力的产生,其作用效果是什么?II . 教材辅助1. 火车转弯火车在平直轨道上匀速行驶时,所受的合力等于0,那么当火车转弯时,我们说它做圆周运动,那么是什么力提供火车的向心力呢?是由轮缘和外轨的挤压产生的外轨对轮缘的弹力提供向心力,由于火车质量很大,故轮缘和外轨间的相互作用力很大,易损害铁轨。所以,实际的弯道处的情况,如图:a. 外轨内轨。 b.此时火车的支持力FN的方向不再是竖直的,而是斜向弯道的内侧。 c.此时的合力提供火车转弯所需
3、的向心力。 d.转弯处要选择内外轨适当的高度差,使转弯时所需的向心力完全由来提供这样外轨就不受轮缘的挤压了。2.汽车过拱桥和航天器中的失重问题如图,若汽车在拱桥上以速度v 前进,桥面的圆弧半径为R,求汽车过桥的最高点时对桥面的压力?解析:第一步:请在右图上对车受力分析(竖直方向)第二步:列方程第三步:求支持力N 第四步:由牛顿第三定律求压力N如果把地球看成是一个巨大的拱形桥,当飞船的速度 v 为时,座舱对航天员的支持力为0,航天员处于状态。3.离心运动做圆周运动的物体,它的线速度方向就在圆周的上,物体之所以没有飞出去,是因为它所受到的合外力提供了它所需的向心力。当向心力突然消失时,物体就沿飞出
4、去;当向心力不足时,物体虽不会沿切线飞出去,也会逐渐远离,即:(1)定义:做圆周运动的物体,在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需要的向心力的情况下,将远离圆心运动出去,这种运动叫做离心运动。(2)事例:有利:有害:III、预习自测1. 一汽车通过拱形桥顶点时速度为10 m/s ,车对桥顶的压力为车重的0.75 ,如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力,车速至少为()A.15 m/s B.20 m/s C.25 m/s D.30 m/s 2. 乘坐游乐园的翻滚过山车时,质量为m的人随车在竖直平面内旋转,下列说法正确的是()A.车在最高点时人处于倒坐状态,全靠保险带拉住,没有保险带,人就会掉下
5、来B.人在最高点时对座仍可能产生压力,但压力一定小于mg C.人在最低点时对座位的压力等于mg D.人在最低点时对座位的压力大于mg 3. 汽车以定速率通过拱桥时,下列说法中正确的是 ( ) A.在最高点汽车对桥的压力大于汽车的重力B.在最高点汽车对桥的压力等于汽车的重力C.在最高点汽车对桥的压力小于汽车的重力D.汽车以恒定的速率过桥时,汽车所受的合力为零我的疑惑?请将预习中不能解决的问题写下来,供课堂解决。预习案精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 7 页I. 学始于疑 我思考我收获1. 火车在过弯道时做圆周运动。火车的受力
6、情况如何?向心力是怎样产生的?汽车在水平路面上转弯,优势什么力提供向心力?2. 汽车在过拱桥和凹桥时做什么运动?在最高点或最低点向心力的来源如何?对路面的压力如何II.质疑探究 质疑解疑合作探究探究一:火车转弯和汽车转弯的问题问题 1:如图,火车在拐弯处的外轨略高于内轨,设内外轨间的距离为L,内外轨的高度差为h,火车转弯的半径为R,设火车转弯的规定速度为v0时,内外轨道对轮缘没有侧压力。求:火车转弯时的规定速度v0多大?【归纳总结】(1)当火车行驶的速率v 等于规定速度v0时,内、外轨道对轮缘没有侧压力。(2)当火车行驶的速率v 大于规定速度v0时,对轮缘有侧压力。(3)当火车行驶的速率v 小
7、于规定速度v0时,对轮缘有侧压力。问题 2:汽车与路面的动摩擦因数为, 公路某转弯处半径为R (设最大静摩擦力等于滑动摩擦力),问: (1)若路面水平,汽车转弯不发生侧滑,汽车速度不能超过多少?( 2)若将公路转弯处路面设计成外侧高、内侧低,使路面与水平面有一倾角为,如图所示,汽车以多大速度转弯时,可以使车与路面间无摩擦力?探究二:汽车过桥问题问题 3:一辆质量m=2.0t 的小轿车,驶过半径R=90m的一段凸形圆弧形桥面,重力加速度g=10m s2。求:(1) 汽车以 l0ms 的速度通过桥面最高点时,对桥面压力是多大? (2) 汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时,对桥面刚好没有压力?问题 4
8、:一辆质量m=2.0t 的小轿车,驶过半径R=90m的一段凹形圆弧形桥面。求:汽车以l0ms的速度通过桥面最高点时,对桥面压力是多大? (g=10m s2)探究三:离心运动问题 5:请根据右图,完成以下问题。1. 当时,物体做圆周运动;2. 当时,物体做向心运动;3. 当时,物体做离心运动。III.我的知识网络图归纳总结串联整合处理圆周运动问题的步骤:【当堂检测】1. 在水平铁路转弯处,往往使外轨略高于内轨,这是为了()A.减轻火车轮子挤压外轨 B.减轻火车轮子挤压内轨C.使火车车身倾斜,利用重力和支持力的合力提供转弯所需向心力D.限制火车向外脱轨 2. 汽车在水平地面上转弯时,地面的摩擦力达
9、到最大,当汽车速率增为原来的2 倍时,则汽车拐弯的半径必须()A.减为原来的1/2 倍 B.减为原来的1/4 倍C.增为原来的2 倍 D.增为原来的4倍 3. 用绳子拴了一个小球在光滑的水平面上做匀速圆周运动,当绳子突然断了以后,物体的运动情况是()A.沿半径方向接近圆心 B. 沿半径方向远离圆心 C.沿切线方向做直线运动 D. 仍维持圆周运动探究案F合mgFN精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 7 页 5.7生活中的圆周运动训练课【复习目标】1. 具体问题中向心力的来源,并关于对临界问题的讨论和分析。2. 自主学习,合作探
10、究,学会圆周运动的分析方法和解题规律。3. 激情投入,全力以赴,能运用所学知识解决生产、生活的各种问题,体会物理与生产、生活的密切关系。I . 重难点再现1. 具体问题中向心力的来源,并关于对临界问题的讨论和分析。2. 对变速圆周运动的理解和处理。II.知识重现1. 向心力公式:2. 匀速圆周运动向心力的特点:3. 做圆周运动的条件:III. 综合应用探究探究一:“绳类”问题问题 1:用长 L=0.6 m 的绳系着装有m=0.5 kg 水的小桶,在竖直平面内做圆周运动,成为“水流星” 。求:(1)最高点水不流出的最小速度为多少?(2)若过最高点时速度为3 m/s ,此时水对桶底的压力多大?(3
11、)当小球在最低点的速度为6 m/s 时,此时水对桶底的压力多大?(g=10m/s2)【归纳总结】探究二:“杆类”问题问题 2:如图所示,长为L的轻杆,一端固定一个小球,另一端固定在光滑的水平轴上,使小球在竖直平面内作圆周运动,小球在最高点的速度v,求: (1)v 的最小值为多少?(2)当轻杆对小球的作用力为零时,小球的速度为多少?(3)轻杆对小球的作用力什么情况下表现为拉力?(4)轻杆对小球的作用力什么情况下表现为拉力?(5)小球如果经过最低点时速度为v,则此时拉力为多大?【归纳总结】【针对训练】1. 如图所示,一质量为0.5kg 的小球,用0.4m 长的细线拴住在竖直面内作圆周运动,当小球在
12、最高点速度为4m/s 时,细线的拉力是多少? 2. 长度为 05m 的轻质细杆OA,A 端有一质量为3kg 的木球,以O 点为圆心,在竖直面内作圆周运动,如图所示,小球通过最高点的速度为2m/s,取 g = 10 m/s2,则此时球对轻杆的力大小是,方向向。【当堂检测】1. 质量为 m 的小球在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动,轨道半径为R,求小球经过最高点而不脱离轨道的最小速度。 2. 长度为 L=0.50m 的轻质细杆OA ,A 端有一质量为m=3.0kg 的小球,如图所示,小球以O 点为圆心在竖直平面内做圆周运动,通过最高点时小球的速率是2.0m/s , (g=10m/s2)则此时细杆OA
13、受的()A. 6.0N的拉力 B. 6.0N的压力 C.24N的压力 D. 24N的拉力精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 7 页第五章复习(一)【学习目标】1. 熟记曲线运动的条件、速度方向;掌握并会运用平抛运动的规律。2. 会用运动的合成与分解的方法分析抛体运动。3. 会在具体问题中运用运动的合成与分解思想。重点: 运动的合成与分解思想的运用。难点: 运动的合成与分解思想的运用。【学法指导】1. 本章引入了很多新的物理量、物理公式。应该先去理解记忆每个物理量的物理含义、代表符号和单位,然后整理公式,多次翻阅记忆,决不能死
14、记。2. 平抛运动运用合成与分解的思想后变成了直线运动,直线运动的规律依然适用。整体复习知识梳理要求:先独立思考填空,不会的翻阅课本、资料和1 到 25 学案准确完成。书写整洁工整。1. 曲线运动的速度方向沿方向,时刻,因此必有,曲线运动是。当做曲线运动的物体所受合力为恒力时,做;当合力为变力时,做。2. 物体做曲线运动的条件: 3.合运动指物体的。运动的合成与分解满足定则。 4.合运动与分运动的关系:。 5.小船渡河时,船头时,渡河时间最短,为。当船速大于水速时,渡河最短位移为。 6.绳末端速度可以分解为。 7.平抛运动的条件:。 8.平抛运动的性质:。 9.平抛运动的规律:水平方向:做;水
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