江西省宜中学高中物理《5.7 生活中的圆周运动》导学案（无答案）新人教版必修2.doc

第七节 生活中的圆周运动 课时1【学习目标】1、进一步掌握各种圆周运动中向心力的来源。2、理解车辆转弯问题的向心力分析。3、理解车辆过桥问题的向心力分析。4、体验合作探究学习的过程。【自主学习】一 火车转弯问题首先观察火车轮缘和铁轨的外形1火车转弯时的运动特点：火车转弯时做的是_运动，因而具有向心加速度，需要_。若内外轨等高，谁提供向心力？有何弊病？如何解决？实际中火车转弯时谁提供向心力？对车速有何要求？2为了消除火车车轮对路轨的侧向压力，铁路弯道处内、外轨不在同一水平面上，即_高、_低。其高度差是根据转弯处轨道的半径和规定的行驶速度而设计的。 3计算规定速度：设火车质量m、轨道平面倾角、轨道转弯处半径r、规定的车速v，则应有 （写出表达式）4.在转弯处：(1)若列车行驶的速率等于规定速度，则两侧轨道都不受车轮对它的侧向压力(2)若列车行驶的速率大于规定速度，则_轨必受到车轮对它向_的压力（填“内”或“外”）.gf合fn(3)若列车行驶的速率小于规定速度，则_轨必受到车轮对它向_的压力（填“内”或“外”）.二拱形桥1 汽车在凸形桥的最高点时，谁提供向心力？请写出对应的表达式。（设桥的半径是r，汽车的质量是m，车速为v，支持力为fn） 持力fn_重力g(填 或者=)v越大，则压力_，当v=_时，压力=0。2 汽车在凹形桥的最低点时，谁提供向心力？请写出对应的表达式。设桥的半径是r，汽车的质量是m，车速为v，支持力为fn。支持力fn_重力gv越大，则压力_。三、航天器中的失重现象（1）、航天器中宇航员的向心力由引力和支持力的合力提供，方向竖直向下（2）、宇航员具有竖直向下的加速度，对座椅压力小于重力，处于失重状态四、离心运动1、物体做离心运动的条件：合外力合外力突然消失，或不足以提供所需的向心力。2、离心运动做匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或者不足以提供所需的向心力情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。【合作探究】探究点一 铁路火车拐弯问题【1】观察火车车轮，并比较它与汽车轮胎有何不同？【2】如果火车车轨在拐弯处是水平的，请画出火车在拐弯时的受力分析，并考虑此种设计对车轮和铁轨有什么危害。【3】针对【2】中提出的问题，我们想要减小这种危害，应该如何改进拐弯处铁轨的设计？ 【4】已知车轨间距为l，两轨高度差为h，转弯半径为r，则质量为m的火车运行时应当有多大的速度？（因为角很小，所以可以认为sin=tan）注意：火车运动的圆心在哪儿？向心力应是什么方向？探究归纳: 探究点二、拱形桥1.汽车过桥时车速过高，凸桥和凹桥分别会出现什么情况？2.汽车在凸形桥的最高点时，谁提供向心力？请写出对应的表达式（设桥的半径是r，汽车的质量是m，车速为v，支持力为fn）3 汽车在凹形桥的最低点时，谁提供向心力？请写出对应的表达式。设桥的半径是r，汽车的质量是m，车速为v，支持力为fn。探究归纳： 情境问题解答：1、列车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半径与火车速度确定。若在某转弯处规定行驶速度为v，则下列说法中正确的是：（ ）a、当以速度v通过此弯路时，火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力b、当以速度v通过此弯路时，火车重力、轨道面支持力和外轨对轮侧向力的合力提供向心力c、当速度大于v时，轮侧向挤压外轨d、当速度小于v时，轮侧向挤压外轨2、如图所示，汽车以速度v通过圆形拱桥的顶点时，关于汽车受力的说法正确的是（ ）a、汽车受重力、支持力、向心力b、汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力、向心力c、重力提供汽车的向心力d、汽车的重力和支持力的合力提供向心力3、汽车在半径为r的水平弯道上转弯，如果汽车与地面的滑动摩擦系数为，那么使汽车发生侧滑的最小速率是 4、汽车以恒定的速率v通过半径为r的凹型桥面，如图所示，求汽车在最低点时对桥面的压力是多大？fng探究点三 离心运动做匀速圆周运动的物体，在合外力不足以提供所需的 时，物体虽不会沿切线方向飞去，也会逐渐 ，这时物体就做 。1比较离心运动与圆周运动的区别2总结离心运动的条件3说明离心运动有哪些应用及危害 探究归纳：做圆周运动的物体，当其所受的沿径向的合外力_于物体所需的向心力时，物体会逐渐_圆心. 情景问题【例题】如图示，质量m1 kg的小球用细线拴住，线长l0.5 m，细线所受拉力达到f18 n时就会被拉断。当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时，细线恰好被拉断。若此时小球距水平地面的高度h5 m，重力加速度g10 m/s2，求小球落地处到地面上点的距离？（p点在悬点的正下方）探究点四 航天器中的失重现象1.在围绕地球运动的航天飞行器中，由于物体所受到重力完全提供 ，物体处于完全 状态。2.【例题】当一辆汽车经过一巨型拱形桥（桥的半径为r6400km）时，要求它与地面间的作用力为零，那么它的速度应该是多大？3.【思考】人造卫星、宇宙飞船、航天飞机等进入轨道后可近似看作是绕地球做匀速圆周运动，那么是什么原因导致航天器中的物体都处于完全失重状态？ 探究归纳： 【达标提升】12008北京奥运会专用车在到达路口转弯前，车内广播中播放录音：“乘客们请注意，前面车辆转弯，请拉好扶手”，这样可以（ ）a提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向前倾倒b提醒包括坐着和站着的全体乘客均拉好扶手，以免车辆转弯时可能向后倾倒c主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的外侧倾倒d主要是提醒站着的乘客拉好扶手，以免车辆转弯时可能向转弯的内侧倾倒2有一个惊险的杂技节目叫“飞车走壁”，杂技演员骑摩托车先在如图所示的大型圆筒底 部作速度较小半径较小的圆周运动，通过逐步加速，圆周运动半径亦逐步增大，最后能以较大的速度在垂直的壁上作匀速圆周运动，这时使车子和人整体作圆周运动的向心力是（ ）a圆筒壁对车的静摩擦力 b筒壁对车的弹力c摩托车本身的动力 d重力和摩擦力的合力3铁路在转弯处外轨略高于内轨的原因是()减轻轮缘对外轨的挤压 减轻轮缘与内轨的挤压火车按规定的速度转弯，外轨就不受轮缘的挤压火车无论以多大速度转弯，内外轨都不受轮缘挤压abcd4汽车在半径为r的水平弯道上转弯，如果汽车与地面的动摩擦因数为，那么不使汽车发生滑动的最大速率是()ab cd5.甲、乙两名溜冰运动员，面对面拉着弹簧测力计做圆周运动，如图所示已知m甲80 kg，m乙40 kg，两人相距0.9 m，弹簧测力计的示数为96 n，下列判断中正确的是 () a两人的线速度相同，约为40 m/sb两人的角速度相同，为2 rad/sc两人的运动半径相同，都是0.45 md两人的运动半径不同，甲为0.3 m，乙为0.6 m6如图所示，放置在水平地面上的支架质量为m，支架顶端用细线拴着的摆球质量为m，现将摆球拉至水平位置，而后释放，摆球运动过程中，支架始终不动，以下说法正确的是()a在释放前的瞬间，支架对地面的压力为(mm)gb在释放前的瞬间，支架对地面的压力为mg c摆球到达最低点时，支架对地面的压力为(mm)gd摆球到达最低点时，支架对地面的压力为(3mm)g7匀速转动的水平圆盘上在离转轴某一距离处放一滑块，该滑块恰能跟随圆盘做匀速圆周运动而不产生相对滑动，则在改变下列何种条件的情况下，滑块仍能与圆盘保持相对静止（）a增大圆盘转动的角速度 b增大滑块到转轴的距离c增大滑块的质量md改变上述任一条件的情况下都不可能使滑块与圆盘保持相对静止8如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上，有一物体随圆筒一起转动而未滑动。当圆筒的角速度增大以后，下列说法正确的是（ ）a物体所受弹力增大，摩擦力也增大了b物体所受弹力增大，摩擦力减小了c物体所受弹力和摩擦力都减小了 d物体所受弹力增大，摩擦力不变9. 一科技活动小组利用课余时间来模拟杂技演员表演“水流星”，使装有水的瓶子在竖直平面内做圆周运动。经过比较准确地测量或称量，所需要的实验数据如下：半径