山东省泰安市肥城市第三中学高中物理 5.7《生活中的圆周运动》复习学案2 新人教版必修2.doc

山东省泰安市肥城市第三中学2014年高中物理 5.7生活中的圆周运动2复习学案 新人教版必修2学习内容学习指导【学习目标】1、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。2、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。3、通过对几个实例的分析，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。【学习重点】分析向心力的来源【学习难点】求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度【自主学习】一、 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）支持力fn_重力gv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_。【合作探究】探究1、有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥。（g取10m/s2）（1）汽车到达桥顶时速度为5m/s，汽车对桥的压力是多大？（2）汽车以多大速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而腾空？（3）汽车对地面的压力过小是不安全的.因此从这个角度讲，汽车过桥时的速度不能过大。对于同样的车速，拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？（4）如果拱桥的半径增大到与地球半径一样，汽车要在地面上腾空，速度要多大？（已知地球半径为6400km）二、航天器中的失重现象复习：超重的条件是什么？失重的条件是什么？完全失重的条件又是什么？1近地做匀速圆周运动的航天器中，物体的向心力由谁提供？请写出对应的表达式： 。（1）v= 时，航天员（或物体）对航天器无压力，航天员处于_状态。（2）任何关闭了发动机又不受_的飞行器，都是一个_的环境。2把航天器失重的原因说成是它离地球太远，从而摆脱了地球引力，是 的。【合作探究】探究4、飞行员的质量为m，驾驶飞机在竖直平面内以速度v做匀速圆周运动，在其运动圆周的最高点和最低点，飞行员对座椅产生的压力是（ ）a.在最低点比在最高点大2mv2/r b.相等c.在最低点比在最高点大2mg d.最高点的压力大些三、离心运动(1）定义：做圆周运动的物体，在合外力突然消失时，将会 ；如果合外力未消失，但合力不足以提供它做圆周运动所需的向心力时，将会做逐渐_圆心的运动，这种运动叫离心运动.（2）向心运动：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.（3）离心现象的本质：（4）离心运动的应用例子有：四、竖直平面内的圆周运动两种模型（绳、杆模型）【问题导学】1、对于物体在竖直平面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动，该类运动常有临界问题，并伴有“最大”、“最小”、“刚好”等词语，常分析两种模型：绳模型、杆模型。两种模型过最高点的临界条件不同，其实质原因主要是：（1）“绳”（或圆轨道内侧）不能提供支撑力，只能提供拉力。（2）“杆”（或在圆环状细管内）既能承受压力，又能提供支撑力。2、绳模型：小球在细绳的约束下，在竖直平面内做圆周运动，小球质量为m，绳长为r，过最高点时，小球的速度为v，分析：（1）在最高点时，我们对小球受力分析，小球受到重力、绳的拉力。可知小球做圆周运动的向心力由重力mg和拉力f共同提供：f向=mg+f，即：mg+f=mv2/r（2）做一做：用一根细绳一端拴一个小球，用手提着另一端，如果给小球一个较小的速度，小球能在竖直平面内能做圆周运动吗？经验告诉我们，只有v大一些，小球才能在竖直平面内做圆周运动，并且v越大，手对绳的拉力也越大。详细分析如下：i：在最高点时，向心力由重力和拉力共同提供：f向= v越大，所需的向心力 ，重力不变，因此 就越大；反过来，v越小，所需的向心力 ，重力不变，因此 也就越小。ii：如果v不断减小，那么绳的拉力就不断减小，在某时刻绳的拉力f就会减小到0，这时小球的向心力f向= ，这时只有 力提供向心力。如果v再继续减小，绳的拉力已经为0，重力不变，小球还能做圆周运动吗？请求出：小球通过圆周最高点的所需向心力最小为多少？通过圆周最高点的最小速度是怎样的？总结：（1）当v ，向心力由重力和绳的拉力共同提供，小球做圆周运动能过最高点。（2）当v ，绳的拉力为0.，只有重力提供向心力，小球做圆周运动刚好能过最高点。（3）当v ，小球不能通过最高点，在到达最高点之前要脱离圆周。注：小球在圆形轨道内侧运动过圆周最高点的情况与此相同。ormv3、杆模型：如图，小球在轻杆的约束下在竖直平面内做匀速圆周运动，小球质量为m，杆长为r，过最高点时，小球的速度为v，分析：gfn(1)在最高点时，我们对小球受力分析如图，,杆的弹力fn有可能是拉力，也可能是支持力。小球做圆周运动的向心力由重力和拉力共同提供：gfnf向=mg+fn，即：mg+fn=mv2/r 或f向=mg-fn，即：mg-fn=mv2/r（2）做一做：用一根细杆一端固定一个小球，用手握着另一端，就算转动的再慢，速度再小，我们也能保证小球在竖直平面内能做圆周运动（注意与绳模型的区别）。详细分析如下：i：转动的慢， v小一些，小球能在竖直平面内做圆周运动，在最高点时，我们的手承受的是 力，向心力由重力和支持力共同提供：f向= ；转动的快， v越大，小球也能在竖直平面内做圆周运动，在最高点时，我们的手承受的又是 力，向心力由重力和拉力共同提供：f向= 。ii：如果我们不断调整v的大小，那么杆的弹力就不断变化，在某时刻杆的弹力fn就会减小到0，这时小球的向心力f向= ，只有 力提供向心力。如果v再继续减小，杆的弹力就变为支持力，小球还能继续做圆周运动。小球通过圆周最高点的速度能减小到0（注意与绳模型的区别）。因此，小球在杆的作用下，通过圆周最高点的最小速度为多少？（2）当v ，mg=mv2/r，重力恰好提供向心力，这时杆和小球 (有、无)相互作用力（3）当v ，重力和杆对小球的拉力fn共同提供向心力， v越大，fn 。（4）当v ，重力和杆对小球支持力fn共同提供向心力， v越小，fn 。注：小球在圆形管道内运动过圆周最高点的情况与此相同。4、请思考在最低点时小球受到的向心力在绳模型和杆模型中分别怎么求【当堂达标】1、如图687所示，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况，以下说法正确的是 ( ) a.在竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力 b.在竖直方向汽车只受两个力：重力和桥面的支持力 c.汽车对桥面的压力小于汽车的重力 d汽车对桥面的压力大于汽车的重力2、在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低，即当车向右拐弯时，司机左侧路面比右侧的要高一些，路面与水平面间的夹角为，设拐弯路段是半径为r的圆弧，要使车速为v时车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于零，应满足什么条件？3、汽车的速度是72km/h，过凸桥最高点时，对桥的压力是车重的一半，则桥面的半径为_m，当车速为_m/s时，车对桥面最高点的压力恰好为零.(g取10m/s2)4、一细绳拴一质量m100 g的小球，在竖直平面内做半径r=40 cm的圆周运动，取g10 ms2，求：(1)小球恰能通过圆周最高点时的速度； (2)小球以v1=30 ms的速度通过圆周最低点时，绳对小球的拉力； (3)小球以v250ms的速度通过圆周最低点时，绳对小球的拉力5