5.8生活中的圆周运动导学案.doc

5.8 生活中的圆周运动2009.2.27高一物理组：你热爱生命吗？那么别浪费时间，因为时间是组成生命的材料一知识目标：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，它就是圆周运动的物体所受的向心力。会在具体问题中分析向心力的来源。2、理解匀速圆周运动的规律。3、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。二. 教学重点：1、理解向心力是一种效果力。2、在具体问题中能找到向心力，并结合牛顿运动定律求解有关问题。三. 教学难点：1、具体问题中向心力的来源。2、关于对临界问题的讨论和分析。四. 知识链接：生活中的圆周运动随处可见，骑自行车转弯时是圆周运动，转弯时，要让自行车适当倾斜；高速公路和赛车道转弯处要修成外高内低的路面；速滑运动员在转弯处要使自己的身体倾斜较大的角度才能安全通过弯道。游乐园中的过山车，为什么要疯狂的冲到最高点？这些圆周运动的向心力使如何产生的？运动速度与轨道半径有什么关系呢？通过本节的学习，我们就会有定性的了解。五学习过程复习：向心加速度公式： 向心力公式：（一）火车转弯1.仔细观察教材5.8-1和5.8-2图在平直轨道上匀速行驶的火车：1、火车受几个力作用？ 2、这几个力的关系如何？画出受力示意图3.那火车转弯时情况会有何不同呢？画出受力示意图，并结合运动情况分析各力的关系进一步分析：火车转弯时是如何获得向心力的?由外侧车轮的轮缘挤压 ，使外铁轨发生弹性形变，外轨对轮缘的 就是火车转弯的向心力。挤压的后果会怎样？那么应该如何解决这一实际问题？如图，强调说明：向心力是水平的 图1如图一火车质量为m，所以F= = 。向心力是否是 物体实际所受到的力？3.(D级)例题：如果你是设计师,在铁路某处, 有一个曲率半径是r=1200m的弯道,轨距是=1400mm，列车的速度是80km/h.如果你是铁路设计的工程师,内外轨道的高度差h该是多大?思路分析：若火车转弯时，设计时火车不应不与轨道挤压，火车所受到的 和轨道对火车的 的合力提供向心力，并且火车转弯的平面是水平面。解 对火车受力分析，做平行四边形，根据牛顿第二定律有F =mgtan= ，所以，tan= = ，因为tan很小，可以近似的认为sin= tan, 根据三角形关系知，sin= (用h和表示)由火车受力情况看，tan= F/mg因为很小，所以sin= tan，故 = ，所以向心力F向= 又因为F向=mv/r,所以车速v= 。所以火车转弯时速度为一定值，这样才能保证转弯时不挤压轨道，致使轨道变形。讨论：当V V规时，内外轨均不受侧向挤压。当V V规时，外轨受挤压。当V V规时，内轨受挤压。（二） 拱形桥问题 1：如果汽车在水平路面上匀速行驶或静止时，在竖直方向上受力如何？ 2：如果汽车在拱形桥顶点静止时，桥面受到的压力如何？ 图23.质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力 通过分析，你可以得出什么结论? 分析过程： （1）确定研究对象；在右方画图（2）分析汽车的受力情况；（3）找圆心； （4）确定F合即F向心力的方向；（5）列方程，得结论。由此可以看出，汽车对桥的压力FN 汽车的重力 ，而且汽车速度越大，汽车对桥的压力会 。那随V的增大，FN减小那么会出现什么情况？4. 下面再分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些过程如研究凸型桥六 .小结：1.设火车转弯处的半径为r，火车的质量为m，铁轨所在的平面与水平面间的夹角为，当火车转弯时所需的向心力F完全由 和 的合力提供，各个物理量之间的关系可表示为 。2.汽车通过拱桥的最高点时，在竖直方向受到 和桥的 ，他们合力就是使汽车做圆周运动的 ，鉴于向心加速度是向下的，故有 3.汽车通过拱桥的最低点时，在竖直方向受到 和桥的 ，他们合力就是使汽车做圆周运动的 ，鉴于向心加速度是向下的，故有 七. 课堂检测：1（A级）铁路在转弯处外轨略高于内轨的原因是( ) 减轻轮缘对外轨的挤压 减轻轮缘与内轨的挤压 火车按规定的速度转弯，外轨就不受轮缘的挤压 火车无论以多大速度转弯，内外轨都不受轮缘挤压ABCD2. （B级）汽车以72km/h的速度通过圆形拱桥的最高点时，对桥的压力是车重的一半，则拱形桥的半径为 ；当车速为 时，车对桥面最高点的压力恰好为零。3. （B级）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=10ms2求： (1)若桥面为凹形，汽车以20ms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l0ms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八. 布置作业（C级）分析水流星、过山车过最高点的速度条件是什么？1. 例 1 杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，若水的