高中物理 2.3圆周运动的案例分析(课时2)导学案 沪科版必修2.doc

2.3圆周运动的案例分析(课时2) 【教学目标】知识与技能方面： 通过向心力的实例分析，关注圆周运动在生活、生产中的应用；过程与方法方面： 培养学生综合应用物理知识解决问题的能力；情感、态度与价值观方面：通过解决生活、生产中圆周运动的实际问题，养成仔细观察、善于发现、勤于思考的良好习惯。【教学重点】车辆转弯的向心力、向心加速度求解【教学难点】车辆转弯的向心力、向心加速度的计算【知识梳理】运动物体转弯时的向心力：自行车转弯时，自行车向 倾斜，利用 和 的合力作为转弯需要的向心力。汽车在水平路面转弯时 提供向心力，火车在转弯处外轨 内轨，火车转弯时，铁轨对火车的支持力fn的方向不再是 的，而是指向轨道的内侧，它与重力的合力指向 ，为车转弯提供了一定的 。【合作探究】1、火车在转弯处，为什么外轨高于内轨？2、为什么在火车转弯处，火车的速度要有所限制？3、火车转弯时，其向心力、向心加速度的方向如何？【小试身手】1、在水平面上转弯的汽车，向心力是（ ）a.重力和支持力的合力b.静摩擦力c.滑动摩擦力d.重力、支持力和牵引力的合力2、关于在公路上行驶的汽车正常转弯时的情况，下列说法中正确的是()a在内外侧等高的公路上转弯时的向心力由静摩擦力提供b在内外侧等高的公路上转弯时的向心力由滑动摩擦力提供c在内侧低、外侧高的公路上转弯时的向心力可能由重力和支持力的合力提供d在内侧低、外侧高的公路上转弯时的向心力可能由重力、摩擦力和支持力的合力提供3、火车在倾斜的弯道上转弯，弯道的倾角为，半径为r，则火车内、外轨都不受轮边缘挤压的转弯速度是()a. b.c. d.【课后达标】1、关于铁道转弯处内外铁轨间的高度关系，下列说法中正确的是（ ）a.内、外轨一样高，以防列车倾倒造成翻车事故b.因为列车在转弯处有向内倾倒的可能，故一般使内轨高于外轨，以防列车翻倒c.外轨比内轨略高，这样可以使列车顺利转弯，减少车轮与铁轨的挤压d.以上说法均不正确2、下列说法中正确的是()a在光滑水平面上汽车无法转弯b火车转弯时受到的支持力提供向心力c火车转弯时的速度大于转弯时规定速度，则轨道内侧受压力d圆锥摆所受的合外力提供向心力3、如图所示，自行车和人的总质量为m，在一水平地面上运动若自行车以速度v转过半径为r的弯道求：(1)自行车的倾角应多大？(2)自行车所受的地面的摩擦力多大？4、如图所示,小球a质量为m，固定在轻细直杆l的一端,并随杆一起绕杆的另一端o点在竖直平面内做圆周运动。如果小球经过最高位置时,杆对球的作用力为拉力,拉力大小等于球的重力。求：(1)球的速度大小。（2）当小球经过最低点时速度为，杆对球的作用力大小和球的向心加速度大小。【自我反思】2.3（2）答案【小试身手】1、【解析】选b.水平面上转弯的汽车，重力和地面对汽车的支持力相平衡，向心力由指向圆心的静摩擦力提供，故b正确，a、c、d错误.2、解析：选acd.汽车在内外侧等高的水平公路上拐弯时，受重力、支持力和摩擦力重力和支持力均在竖直方向，不能够提供向心力；向心力由摩擦力提供，由于轮胎与地面没有发生相对滑动，所以应为静摩擦力在内侧低、外侧高的公路上转弯时，由于支持力向内倾斜，所以可以由重力和支持力的合力提供向心力；若这二者的合力不能够恰好提供向心力，则需要借助摩擦力来共同提供向心力3、解析：选c.如图所示，要使火车内、外轨都不受轮边缘挤压，必使车受的重力与支持力的合力提供向心力，nmgtanm，所以v.【课后达标】1、【解析】选c.铁道转弯处外轨比内轨略高，从而使支持力的水平方向合力可提供一部分向心力，以减少车轮与铁轨的挤压避免事故发生，c对，a、b、d错.2、解析：选ad.光滑面没有摩擦力，无法产生向心力，a对火车转弯时是合力提供向心力，b错火车转弯时速度大，内侧不受力，火车都是向外侧翻，c错，d对3、解析：自行车和人都做匀速圆周运动，圆心在水平地面上的o点，如图所示，将人和自行车视为质点，受到重力g，静摩擦力f及地面的支持力n，合力提供向心力，如图根据牛顿第二定律fmngmg地面对自行车的作用力(n与f的合力)必过人与车的重心，沿着人体方向(因为n、f、g三力是共点力)，故tan，故arctan()答案：(1)arctan()(2)m4、 (1)小球a在最高点时,对球做受力分析，如图d-1所示。重力mg; 拉力