生活中的圆周运动.doc

生活中的圆周运动执教：朱建廉 2013、3、18（山西太谷二中） 引入问题1：研究圆周运动的必要性问题。理答1：贴近生活而具有实用性价值生活中的圆周运动。问题2：浏览教材作基于结构的剖析。理答2：梳理教材的二级子目录，得生活中的圆周运动铁路的弯道（火车过弯道） 拱形桥（汽车过拱桥）航天器中的失重现象 离心运动新授图1（a）（b）1、汽车过拱桥质疑：汽车以速度v通过半径为R的拱桥顶端时，其受力情况如图1中的（a）图所示（课本P27图5.7-4），这样的受力分析与客观事实相符吗？释疑：汽车通过拱桥顶端时的受力情况实际上应如图1中的（b）图所示。分析：切向力的关系与汽车的运动类型依次为如果F f ，则汽车将加速通过拱桥顶端如果F 0 ，则汽车将加速通过拱桥上的该位置如果F 0 ，则汽车将减速通过拱桥上的该位置如果F = 0 ，则汽车将匀速通过拱桥上的该位置无论“切向”的受力情况如何，汽车在“法向”的动力学方程都为图3拓展2：从“小型拱桥”拓展到“硕大拱桥”如图3所示，地球是一个“硕大的拱桥”。汽车在地球表面上运动，实际上就是通过这“硕大拱桥”的顶端。计算：汽车速度增为多大时对底面的压力将减为零而“飘”起来（地球半径R=6400km，重力加速度取值为g=10m/s2）?思考：“漂”起来的汽车还是汽车吗？建议：参看课本第六章万有引力与航天中的相关内容。2、火车过弯道图4汽车“弯道探险”：如图4所示，汽车在水平路面上转弯时，所需向心力由指向弯道中心的静摩擦力提供。汽车急转弯时，低矮的轿车将会“侧滑”，高大的货车将会“侧翻”险！汽车弯道遇险给火车转弯提出了警示小心！火车“弯道设计”：汽车弯道遇险原因分析以静摩擦力提供向心力“不保险”。火车弯道设计切入要点以弹力取代静摩擦力提供向心力。火车弯道设计相应举措外轨垫高（如图5所示）；轮缘保险（如图6所示）。图5图6图7火车弯道设计速度计算若弯道半径R和弯道路面倾角已知，则弯道设计速度为思考：若v1 v，又将若何？3、航天器中的失重现象图8布置课后阅读：课本P28，并结合下一章内容自主消化。4、离心运动如图8所示，质量为m的小球在半径为r的圆周上以角速度做匀速圆周运动，所需向心力为mr2；实际受力为F。若F = mr2，则小球将沿着圆周运动；若F = 0，则小球将沿着切线方向运动；若F mr2，则小球又将作怎样的运动？5、“题”外“话”图9质疑：汽车所过的拱桥形状是“圆”吗？ 火车所过的弯道形状是“圆”吗？判断：其实生活中哪有“圆周运动”哟！图10思考：如图9所示，一般的曲线并不是“圆”，但在一般曲线上任取一小段，则可视为是某个圆上的一小段圆弧。修正：原来生活中都是“圆周运动”哟！补充：“非圆运动”的“圆处理”方法如图10所示，质量为m的物体从O点水平抛出，初速度v0=10m/s，重力加速度取值为g=10m/s2，经时间t=1s而到P点，其运动轨迹是抛物线。若在轨迹上的O、P两点处各取一小段，则分别可视为半径为rO和rP的圆周上的一小段圆弧。根据 可分别求得m m作业： 铁路的弯道半径为R，质量为m的火车以速度v0通