匀速圆周运动全学案.doc

2.1 圆周运动【学习目标】1理解表征圆周运动的物理量，利用各物理量的定义式，阐述各物理量的含义及相互关系。2通过分析具体的圆周运动，学会从不同的角度描述圆周运动的快慢。3能从身边现象中认识圆周运动，体会圆周运动的对称与和谐。【学习方法】合作法、探究法、讨论法、分析法、实物法【学习过程】一、圆周运动物体运动轨迹是 的运动叫做圆周运动。质点沿圆周运动，如果相等的时间内通过的圆弧长度相等地，这种运动叫做 运动。二、线速度1物理意义：描述匀速圆周运动 的物理量。2表达式：v= 。3单位： ，线速度是 量，其方向沿 方向。三、角速度1物理意义：描述匀速圆周运动 的物理量。2表达式： 。3单位： 。四、周期1. 物理意义：描述 运动快慢的物理量。2. 概念：做匀速圆周运动的物体运动一周所用的时间叫周期，用 T 表示， 单位是 。五、转速1. 物理意义：描述 运动快慢的物理量。2. 概念：物体在单位时间内所转过的圈数，用 n 表示； 单位： 。线速度、角速度、周期、转速都可以描述圆周运动的快慢，它们之间有什么关系呢？ 。【小试身手】1下列说法正确的是（ ）A匀速圆周运动是一种匀速运动 B匀速圆周运动是一种匀加速运动C匀速圆周运动是一种变速运动 D做匀速圆周运动的物体处于平衡状态2下列关于甲乙两个做圆周运动的物体的有关说法正确的是（ ）A它们线速度相等，角速度一定相等 B它们角速度相等，线速度一定也相等C它们周期相等，角速度一定也相等 D它们周期相等，线速度一定也相等3关于匀速圆周运动的角速度和线速度，下列说法正确的是（ ）A半径一定，角速度与线速度成反比 B半径一定，角速度与线速度成正比C线速度一定，角速度与半径成正比 D角速度一定，线速度与半径成反比【合作探究】【例1】关于匀速圆周运动的说法，正确的是( )A匀速圆周运动是匀速运动B匀速圆周运动的速率不变C匀速圆周运动在任何相等时间里，质点的位移都相同D匀速圆周运动在任何相等的时间里，质点通过的路程都相等【讨论交流】做匀速圆周运动的物体，10s内沿半径是20m的圆周运动100m，试求物体做匀速圆周运动时：（1）线速度的大小；（2）角速度的大小;（3）周期的大小。【变式训练】关于匀速圆周运动的说法，正确的是( )A是线速度不变的运动 B相等的时间里通过的弧长相等C相等的时间里发生的位移相同 D是线速度大小不变的运动【例2】如图所示,皮带传动装置转动后,皮带不打滑,皮带轮上的A、B、C三点的位置如图所示，则三点的速度关系是（ ）AvA=vB,vBvC BvA=vB,vB=vC CvA=vB,B=C DAB,vBvC4由于地球的自转，则关于地球上的物体的角速度、线速度的大小，以下说法正确的是( )A在赤道上的物体线速度最大 B在两极上的物体线速度最大C赤道上物体的角速度最大 D处于北京和南京的物体的角速度大小相等5如图所示，在轮B上固定一同轴小轮A，轮B通过皮带带动轮C，皮带和两轮之间没有滑动，A、B、C三轮的半径依次为r1、r2和r3.绕在A轮上的绳子，一端固定在A轮边缘上，另一端系有重物P，当重物P以速度v匀速下落时，C轮转动的角速度为多少？【名师小结】本节学习的重点在于掌握线速度、角速度、周期公式以及它们之间的关系，会用相关公式求解分析实际问题。通过对匀速圆周运动的概念建立，认识模型在物理学发展中的作用；通过对圆周运动的研究，领略自然界的奇妙与和谐，体验探索自然规律的艰辛和喜悦。【学习札记】 2.2 匀速圆周运动的向心力和向心加速度【学习目标】1知道向心力大小与哪些因素有关，理解向心力及向心加速度公式的含义。2通过对向心力大小决定因素的研究，提高科学探究能力，体会物理研究的重要方法实验方法。3培养对科学的求知欲，乐于参与观察，敢于实验，体会实验在探索物理规律中的作用。【学习方法】猜想法、实验法、探究法、讨论法、分析法、实物法【学习过程】一、向心力的概念及其方向1做匀速圆周运动的物体受到一个指向圆心的 的作用，这个力叫向心力。2向心力指向 ，方向不断变化，向心力是 力。3向心力的作用效果只改变运动物体的速度 ，不改变速度的 。二、向心力的大小1：半径r和角速度一定时，向心力与质量m的关系是 ；2：质量m和角速度一定时，向心力与半径r的关系是 ；3：质量m和半径r一定时，向心力与角速度的关系是 ；4：向心力大小的公式： 。三、向心加速度1根据牛顿第二定律 得： = 。2讨论匀速圆周运动中各个物理量v、T、f、是否为恒量？ 【小试身手】1下列关于向心力的说法中，正确的是（ ）A物体由于做圆周运动产生了一个向心力B做匀速圆周运动的物体，其向心力为其所受的合外力C做匀速圆周运动的物体，其向心力不变D向心加速度决定向心力的大小2关于向心加速度，下列说法正确的是（ ）A它描述的是线速度方向变化的快慢 B它描述的是线速度大小变化的快慢C它描述的是向心力变化的快慢 D它描述的是转速的快慢3一质量为m的木块，由碗边滑向碗底，碗内表面是半径为r的球面，由于摩擦力的作用，木块运动的速率不变，则（ ）A木块的加速度为零 B木块所受合外力为零C木块所受合外力的大小一定，方向改变 D木块的加速度大小不变【合作探究】【例1】关于质点做匀速圆周运动的下列说法中，错误的是（ ）A由a=v2/r可知，a与r成反比 B由a=2r可知，a与r成正比C由v=r可知，与r成反比 D由=2n可知，与n成反比【讨论交流】如图所示为一皮带传动装置，右轮半径为r，a是它边缘上的一点，左侧是一轮轴，。大轮的半径为4r，小轮半径为2r，b点在小轮上，到轮中心的距离为r，c点和d点分别位于小轮和大轮的边缘上，若传动过程中皮带不打滑则 ( )Aa 点与b点的线速度大小相等 Ba 点与b点的角速度大小相等Ca 点与c点的线速度大小相等 Da 点与d点的向心加速度大小相等【变式训练】关于匀速圆周运动，下列说法中正确的有（ ）A做匀速圆周运动的物体，在任何相等的时间内，通过的位移都相同B做匀速圆周运动的物体，在任何相等的时间内，通过的路程都相等C做匀速圆周运动的物体的加速度恒定D做匀速圆周运动的物体的加速度方向不一定指向圆心【例2】如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对桶壁静止。则（ ）A物体受到4个力的作用B物体所受向心力是物体所受的重力提供的C物体所受向心力是物体所受的弹力提供的D物体所受向心力是物体所受的静摩擦力提供4有长短不同，材料相同的同样粗细的绳子，各拴着一个质量相同的小球在光滑水平面上做匀速圆周运动，那么（ ）A两小球以相同的线速度运动时，长绳易断 B两小球以相同的角速度运动时，长绳易断C两小球以相同的周期运动时，短绳易断来源:学|科| 网D不论如何，短绳易断5雨伞边缘到伞柄距离为r，边缘高出地面为h，当雨伞以角速度绕伞柄匀速转动时，雨滴从伞边缘水平甩出，求雨滴落到地面的轨迹?【名师小结】本节学习的重点在于理解向心力的概念，掌握向心力及向心加速度的公式。通过演示实验验证匀速圆周运动的向心力公式，及结合牛顿第二定律得出向心加速度的公式，培养在实验中养成严谨、细致、耐心的态度和实事求是、尊重客观规律的科学态度。【学习札记】 2.3 圆周运动的实例分析【学习目标】1知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力，会在具体问题中分析向心力的来源。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（该处物体所受合外力全部提供向心力，无切向分力）的向心力和向心加速。3通过对圆周运动的实例分析，理解理论联系实际的观点，提高分析和解决问题的能力。【学习方法】合作法、探究法、讨论法、分析法、综合法【学习过程】一、汽车过拱形桥【导学情境】质量为m的汽车在拱形桥上以速度v匀速行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出汽车的受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力。【引导】请进一步考虑当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽车的速度为多大？当汽车的速度大于这个速度时，会发生什么现象?【引伸】质量为m的汽车在凹形桥上以速度v匀速行驶，若桥面的圆弧半径为R，则汽车通过凹桥的最低点时对桥的压力为多大？二、车辆转弯问题的研究1火车转弯：（1）内外轨高度相同时，转弯所需的向心力由_力提供。（2）外轨高度高于内轨，火车按设计速度行驶时，火车转弯所需的向心力由_提供。如图所示，已知内外轨的高高度差为h ，两铁轨之间的距离为 L,转弯半径为R，要使车轮对内外轨都无压力，则质量为m的火车运行的速率应该多大?【思考与交流】1、如果超速行驶会怎么样？如果减速行驶呢？2各种车辆在公路上行驶，向心力是由什么力提供的？三、离心运动【引导】做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动呢?如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动呢?发表你的见解并说明原因。 【合作交流】请结合生活实际，举出物体做离心运动的例子。在这些例子中，离心运动是有益的还是有害的?你能说出这些例子中离心运动是怎样发生的吗?【小试身手】1一辆卡车在丘陵地匀速行驶，地形如图所示，由于轮胎太旧，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段应是（ ）Aa处 Bb处 Cc处 Dd处【合作探究】【例】一辆质量m=2.0T的小轿车，驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m/s2求：（1）若桥面为凹形，汽车以20m/s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大?（2）若桥面为凸形，汽车以l0m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大?（3）汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？【变式训练】在下列情况中，汽车对凸形桥顶部的压力最小的是（ ） A以较小的速度驶过半径较大的桥 B以较小的速度驶过半径较小的桥； C以较大的速度驶过半径较大的桥 D以较大的速度驶过半径较小的桥2火车在转弯行驶时，需要靠铁轨的支持力提供向心力。下列说法中正确的是（ ）A在转弯处使外轨略高于内轨 B在转弯处使内轨略高于外轨C在转弯处使内轨、外轨在同一水平高度 D在转弯处火