湿平高中物理第五章曲线运动5.7生活中的圆周运动导学案无解答新人教必修.docx

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。【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.对变速圆周运动的理解和处理。【自主学习】一、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。二、汽车过桥问题拱形桥如图，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FN 第四步：由牛顿第三定律求压力 当汽车以相同的速率分别行驶在凸形桥的最高点和凹形桥的最低点时，汽车对桥的压力的区别 内容项目凸形桥凹形桥受力分析图以a方向为正方向，根据牛顿第二定律列方程mgFN1mFN1mgmFN2mgmFN2mgm牛顿第三定律FN1FN1mgmFN2FN2mgm讨论v增大，FN1减小；当v增大到时，FN10v增大，FN2增大，只要v0，FN1FN2由列表比较可知，汽车在凹形桥上行驶对桥面及轮胎损害大，但在凸形桥上，最高点速率不能超过_当汽车以v的速率行驶时，将做_，不再落到桥面上航天器中的失重问题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，航天器所受的支持力FN0，座舱对航天员的支持力为0，航天员处于 状态。三、离心运动定义：做圆周运动的物体，在所受合外力 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。【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？ 探究二：汽车过桥问题问题2：一辆质量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=10ms2。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3：一辆质量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=10ms2）【自我检测】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v2一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，要使汽车通过桥顶时对桥面没有压力，车速至少为（ ）A15 m/s B20