《匀速圆周运动》PPT课件.ppt

第六章 匀速圆周运动,一、地位,1、知识的地位,认知过程中的一种运动模型： 匀变速直线 匀变速曲线（平抛） 非匀变速曲线（圆周运动）,2、技能的地位,正确受力分析、建立自然坐标系，按照自然坐标系运用牛顿定律解决问题。,3、方法的地位,化曲为圆 任何复杂的曲线运动都可以分割成很多小段的圆周运动。,4、思维训练过程,将一个实际的运动理想化为一个圆周运动模型的简化过程。 体会在不同运动模型下运用牛顿运动定律的一致性。,5、情感教育地位,体会牛顿运动定律的之神奇 赞赏运用牛顿运动定律的简约美。,二、知识体系,效果力： 向心力,直线,曲线,匀变,非匀变特例,v a r T R n,性质力：重力、弹力、摩擦力,力的合成与分解,圆周运动,运动的合成与分解,基本概念,线速度、角速度、向心加速度、半径、周期、转速、圆心角、向心力、匀速圆周运动,匀速圆周运动的加速度,描述匀速圆周运动的运动参量,牛顿第一、二、三定律 圆周运动加速度公式 几何知识,基本规律,牛顿定律在圆周运动中的应用,改变速度大小 改变速度方向,水平面内的匀速圆周运动,竖直平面内的非匀速圆周运动,几何关系,三、教法建议,1、课时安排：,6课时,2、在空间想象的操作中 形成基本概念,符号要有形象的 物理图景作支撑； 例如匀速圆周运动,速度大小不变方向总沿轨迹切向,轨迹为圆弧,切向加速度为零法向加速度大小为定值，方向总垂直于v,3、匀速圆周运动公式的探究,1）做好演示实验,目的降低公式推导的难度 2）控制变量法的再一次深化（在知识的形成过程中进行方法论的明示教育） 3）可给切向加速度、法向加速度概念。教材p83图6-11，顺利过度到第三节,4、规范操作步骤，内化思维模式,研究对象,受力分析图 （切向、法向）,空间几何关系 （圆面、圆心、半径） 描述运动的基本物理量的分析 情景图重要,5、需要与可能,（以三道例题为例进行讲解，先讲解各个力都在同一直线的，再讲解几个不在同一直线的例子）,做圆周运动物体所需要的向心力,做圆周运动物体的外界所可能提供实际力,实际 是否满足 需要,6、离心、向心现象,离心运动,向心运动,第四节定性分析的重要依据,7、临界条件,竖直面内的圆运动问题 1）绳、杆模型对临界条件的影响 2）文字情景p88“不松弛”几何关系,圆周运动的实例分析,竖直平面圆周运动中的临界问题,小球运动到最高点时有：,此时，能够提供的向心力的最小值为mg，所以小球能够运动到最高点的条件为：,若小球运动到最高点时，杆对小球的弹力N为零，则有：,当小球运动到最高点的速率vv0时：N指向圆心;当vv0时：N背离圆心。,小球恰好能运动到最高点的条件为v=0。,绳与杆的区别：杆不仅能够起到拉拽作用，而且能够起到承托作用，但绳只能起到拉拽作用。,第七章 万有引力,1、牛顿定律在圆周运动中综合应用的延续,一、地位,2、情感、态度、价值观,物理学史的回顾不可缺少 苹果的故事,万有引力,二、知识体系,三、教法建议,1、课时安排：,6课时,加利略与日心说 低谷开普勒三定律 月球运动引起的思考谁让月球围着地球转 牛顿的困惑（苹果受力与月球受力有什么不同、为什么月球的加速比苹果的加速度小） 牛顿将开普勒定律与圆周运动规律结合得出的结论 海王星和冥王星的发现 体会科学历程的艰难、自然规律的伟大,2、读史可以使人明鉴,3、万有引力公式,科学离不开猜想，猜想离不开实验 卡文迪许实验的介绍（动画）,4、万有引力的应用,对天体质量的认识 重力和万有引力的关系（地面物体、天空物体） 宇宙速度（环绕速度、脱离速度、逃逸速度） 可能卫星的轨道 在不同高度卫星的各个物理量变化的规律,5、尽可能正确的动态情景描述,1）人造卫星（动画）,航天器中的完全失重现象,航天器在轨道上做匀速圆周运动，其中的物体与航天器有相同的速度、转动半径，即相同的向心加速度。所以物体必须将全部重力用以提供向心力，因此物体处于完全失重状态。,V,天体运动模型1 ；天体作匀速圆周运动,模型基本规律：万有引力全部提供向心力,g：地表重力加速度 M：地球质量 m：物体质量 R：地球半径 ：地球自转角速度 H：飞行轨道高度,极地卫星与同步卫星 极地卫星与地球自转的角速度关系。 同步卫星轨道只有一条，位于赤道平面内的某一高度。,天体质量与密度的计算,例：月球绕地球作匀速圆周运动，通过天文观测，可测量出月地距离为R，周期为T，若地球半径为R0，则地球的质量和密度是多少？（万有引力常量为G）,例：已知地月距离r60R（R为地球半径），计算月球绕地球公转向心加速度g。,在天体问题中，经常需要假想一个不存在的近地飞行的物体模型以帮助求解。,天体运动模型2：椭圆运动,万有引力提供切向力、法向力,卫星的变轨： 卫星的定轨过程一般分为三个阶段：卫星发射进入低轨道1阶段；在近地点点火进入椭圆轨道2阶段；在远地点点火进入高轨道阶段。 卫星在近地点和远地点变轨时，需要推进器的推动，将燃料的化学能转化为卫星的动能，因此在1轨道运行时经过近地点的速度小于在2轨道运