5.7生活中的圆周运动(1).docVIP

省镇中2015级高一物理教学案 必修二 第五章 曲线运动5.7生活中的圆周运动 主备：周丽丽班级_ _ 姓名_ _ 学习目标1.知道向心力是圆周运动的物体半径方向的合力，不管是匀速圆周运动还是变速圆周运动。2.通过日常生活中的常见例子，学会分析具体问题中的向心力来源。3.能理解运用匀速圆周运动规律分析和处理生活中的具体实例。重点与难点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3.具体问题中向心力的来源4.关于临界问题的讨论和分析5.对变速圆周运动的处理与分析诵读预热备 注1火车转弯 火车车轮的结构特点（图1）火车的车轮有凸出的轮缘，且火车在轨道上运行时，有凸出轮缘的一边在两轨道内侧，这种结构特点，主要是有助于固定火车运动的轨迹。（如图1所示）（图2） 如果转弯处内外轨一样高，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力就是火车转弯的向心力，见图2，但火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损。展示导入影响汽车能否安全拐弯的因素又有哪些？讨论：（1）汽车受到的力有重力、支持力、牵引力、摩擦力。其中向心力由谁提供？（2）要想汽车在水平弯道上能够安全转弯，必须满足的条件是什么?探究准备 1、火车转弯介绍：（1）火车车轮的结构特点：火车的车轮有凸出的轮缘，且火车在轨道上运行时，有凸出轮缘的一边在两轨道内侧，这种结构特点，主要是有助于固定火车运动的轨迹.合作探究探究一：火车转弯（1）a：火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。b：外轨对轮缘的弹力提供向心力。c：由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损害铁轨。（2） 如果在转弯处使外轨略高于内轨，火车转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧，它与重力G的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力，这就减轻了轮缘与外轨的挤压。在修筑铁路时，要根据弯道的半径和规定的行驶速度，适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和支持力FN的合力来提供（如图3）。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，火车转弯的规定速度为v0，由图3所示力的合成得向心力为（图3）F合=mgtanmgsin=mg由牛顿第二定律得：F合=m 所以mg=m即火车转弯的规定速度v0=。（4 ）对火车转弯时速度与向心力的讨论a当火车以规定速度v0转弯时，合力F等于向心力，这时轮缘与内外轨均无侧压力。b当火车转弯速度vv0时，该合力F小于向心力，外轨向内挤压轮缘，提供侧压力，与F共同充当向心力。c当火车转弯速度vv0时，该合力F大于向心力，内轨向外侧挤压轮缘，产生的侧压力与该合力F共同充当向心力。【针对训练】1关于列车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，以防列车倾倒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以上说法都不对探究二：（1）汽车在公路转弯处要限速。在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需要的向心力是由车轮与路面间的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大，最大静摩擦力Fm仍小于所需的向心力F，汽车将做离心运动而造成交通事故，因此，在公路转弯处必须限速。（2）转动的砂轮、飞轮限速。转动的砂轮、飞轮，当转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需的向心力时，离心运动会使它们破裂，酿成事故，因此，高速转动的砂轮、飞轮不准超过允许的最大转速。【针对训练】1.如图所示,A、B、C三个小物体放在水平旋转的圆盘上,它们与圆盘间的最大静摩擦力与其重力成正比,比例系数均为k.已知mA=2mB=2mC,rC=2rA=2rB,圆台以角速度旋转时,A、B、C均没有滑动,则（ ）AC的向心加速度最大BB所受静摩擦力最小C当圆盘转速逐渐增大时,C比B先开始滑动D当圆盘转速逐渐增大时,A比B先开始滑动Com【小结与反思】当堂检测1关于离心运动，下列说法中正确的 ( )A物体突然受到向心力的作用，将做离心运动。B做匀速圆周运动的物体，在外界提供的向心力突然变大时将做离心运动。C做匀速圆周运动的物体，只要向心力的数值发生变化，就将做离心运动。D做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失或变小时将做离心运动。2下列哪些现象是为了防止物体产生离心运动（ ）汽车转弯时要限制速度 转速很高的砂轮半径不能做得太大。在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨洗衣机脱水工作。ABCD3市内公共汽车在到达路口转变前，车内广播中就要播放录音：“乘客们请注意，前面车辆转弯，请拉好扶手”，这样以 ( )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4冰面对溜冰运动员的最大摩擦力为运动员重力的k倍，在水平冰面上沿半径为R的圆周滑行的运动员，其安全速度为 ( ) A = k B C D课后作业1. 用细线拴住一个小球并使之在水平内做匀速圆周运动，下列说法中正确的是( )A在角速度相同的条件下，线越短越容易断；B在角速度相同的条件下，线越长越容易断；C在线速度相同的条件下，线越长越容易断;D线速度越小，线越长越容易断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,司机左侧的路面比右侧的高一些.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,应等于（ ）A.arcsinB.arctan C.arcsinD.arccot3铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道对水平面倾角为(图)，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度小于，则( )A内轨对内侧车轮轮缘有挤压；B外轨对外侧车轮轮缘有挤压；C这时铁轨对火车的支持力等于mg/cosD这时铁轨对火车的支持力大于mg/cos4.铁路转弯处的圆弧半径是300 m，轨距是1435mm，规定火车通过这里的速度是72 km/h，内外轨的高度差应该是多大，才能使外轨不受轮缘挤压5. 一种叫做“魔盘”的娱乐设施.“魔盘”转动时,盘上的人都可以随盘一起转动,而不至于被甩开.当盘的转速逐渐增大时,盘上的人便逐渐向边缘滑去,离转动中心越远的人,这种滑动的趋势越厉害.设“魔盘”的转速为6 r/min,一个体重为30 kg的小孩坐在距轴心1 m处(盘半径大于1 m)随盘一起转动(没有滑动).这个小孩受到的向心力有多大?这个向心力是什么力提供的?6. 北京时间2006年11月12日，中国杯国际花样滑冰大奖赛的最后一天，申雪/赵宏博在南京