物理生活中的圆周运动新人教必修.pptx

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1、教学目标 知识与技能1知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，它就是圆周运动的物体所受的向心力会在具体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3知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度过程与方法1通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生分析和解决问题的能力2通过匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辩证关系，提高学生的分析能力 3通过对离心现象的实例分析，提高学生综合应用知识解决问题的能力第1页/共23页情感、态度与价值

2、观 1通过对几个实例的分析，使学生明确具体问题必须具体分析，理解物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法处理问题 2通过离心运动的应用和防止的实例分析使学生明白事物都是一分为二的，要学会用一分为二的观点来看待问题 3养成良好的思维表述习惯和科学的价值观 教学重点 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教学难点 1具体问题中向心力的来源 2关于对临界问题的讨论和分析 3对变速圆周运动的理解和处理 第2页/共23页知识回顾物体做匀速圆周运动时，受力有何共同点物体要受到指向圆心的向心力向心力的特点方向：总是指向圆心大小：第3页/共23页分析做圆

3、周运动的物体受力情况OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mg第4页/共23页F“供需供需”平衡平衡 物体做匀速圆周运动提供物体做匀速圆周运动的力物体做匀速圆周运动所需的力向心力公式的理解=从从“供供”“需需”两方面两方面研究做圆周运动的物体第5页/共23页实例研究1火车过弯火车以半径R=300 m在水平轨道上转弯，火车质量为8105kg，速度为30m/s。铁轨与轮之间的动摩擦因数=0.25。OmgFNFf 设向心力由轨道指向圆心的静摩擦力提供 代入数据可得：Ff=2.4106N但轨道提供的静摩擦力最大值：Ff静m=mg=1.96106N“供需供需”不平衡，如何解决？不平衡，如何

4、解决？第6页/共23页赛道的设计第7页/共23页研究与讨论1、请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道？实际火车与轨道设计中，实际火车与轨道设计中，利用轮缘可增加小部分的向心力；利用轮缘可增加小部分的向心力；垫高外轨可增加较多的向心力。垫高外轨可增加较多的向心力。第8页/共23页2、最佳方案 火车以半径R=900 m转弯，火车质量为8105kg，速度为30m/s，火车轨距l=1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？（较小时tan=sin）FNmgFh由力的关系得：由向心力公式得：由几何关系得：解：=0.14m第9页/共23页研究与讨论研究与讨论3、若火车速度与设

5、计速度不同会怎样？外侧外侧内侧内侧Fv过大时过大时：外侧轨道与轮之间有弹力：外侧轨道与轮之间有弹力v过小时过小时：内侧轨道与轮之间有弹力：内侧轨道与轮之间有弹力需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求FNFN4、若火车车轮无轮缘，火、若火车车轮无轮缘，火车速度过大或过小时将向哪车速度过大或过小时将向哪侧运动？侧运动？v过大时过大时：火车向外侧运动：火车向外侧运动v过小时过小时：火车向内侧运动：火车向内侧运动FNmg离心向心第10页/共23页向心、圆周、离心运动“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动供提供物体做圆周运动的力需物体做匀速圆周运动所需的力F向心运动F=匀速圆周运动第11页/共23页列车

6、速度过快，造成翻车事故列车速度过快，造成翻车事故第12页/共23页第13页/共23页实例研究2过拱桥1、汽车过拱桥是竖直面内圆周运动的典型代表2、研究方法与水平面内圆周运动相同第14页/共23页比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为m，桥面半径为R，此时速度为v。GFNGFN失重超重aa最高点最低点第15页/共23页研究与讨论1、若速度过快，汽车做何种运动？提供的向心力不足，做离心运动，离开桥面做平抛运动2、有无可能做这样的运动？若可能应满足怎样的条件？GFN第16页/共23页过山车水流星第17页/共23页研究圆周运动的要点从“供”“需”两方面来进行研究“供”分析物体受力，求沿半径方向

7、的合外力“需”确定物体轨道，定圆心、找半径、用公式，求出所需向心力“供”“需”平衡做圆周运动第18页/共23页讨论3、若汽车沿圆弧桥面从顶端下滑，分析汽车的运动情况。R分析：由物体重力及支持力沿半径分析：由物体重力及支持力沿半径方向的合外力提供向心力，若车速方向的合外力提供向心力，若车速度过快，车会离开桥面做斜下抛运度过快，车会离开桥面做斜下抛运动动第19页/共23页 竖直平面内圆周运动中的临界问题 如图82甲、乙 所示，没有支撑物的小球在竖直平面作圆周运动过最高点的情况1临界条件 2能过最高点的条件 ，此时绳或轨道对球分别产生_ 3不能过最高点的条件 课堂训练课堂训练第20页/共23页课堂训练课堂训练如图83甲、乙所示，为有支撑物的小球在竖直平面做圆周运动过最高点的情况竖直平面内的圆周运动，往往是典型的变速圆周运动。对于物体在竖直平面内的变速圆周运动问题，中学阶段只分析通过最高点和最低点的情况，并且经常出现临界状态，下面对这类问题进行简要分析。1能过最高点的条件 ，此时杆对球的作用力2当0V 时，杆对小球的力为 其大小为_第21页/共23页第22页/共23页感谢您的观看！第23页/共23页