禄丰三中-王建明-物理《生活中的圆周运动》.ppt

5 8 生活中的圆周运动 禄丰县第三中学王建明物理必修二课件 教学目标 知识与技能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 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 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 过程与方法1 通过对匀速圆周运动的实例分析 渗透理论联系实际的观点 提高学生分析和解决问题的能力 2 通过匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用 渗透特殊性和一般性之间的辩证关系 提高学生的分析能力 3 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 情感 态度与价值观1 通过对几个实例的分析 使学生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 2 通过离心运动的应用和防止的实例分析 使学生明白事物都是一分为二的 要学会用一分为二的观点来看待问题 3 养成良好的思维表述习惯和科学的价值观 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是谁提供向心力的 并结合牛顿运动定律求解有关问题 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 3 对变速圆周运动的理解和处理 知识回顾 物体做圆周运动时 受力有何共同点物体要受到指向圆心的向心力向心力的特点方向 总是指向圆心大小 分析做圆周运动的物体受力情况 提供向心力 受力分析 Ff FN mg F 供需 平衡物体做匀速圆周运动 向心力公式的理解 从 供 需 两方面研究做圆周运动的物体 赛道的设计 实例研究1 火车过弯 火车以半径R 300m在水平轨道上转弯 火车质量为8 105kg 速度为30m s 铁轨与轮之间的动摩擦因数 0 25 设向心力由轨道指向圆心的静摩擦力提供 代入数据可得 Ff 2 4 106N 但轨道提供的静摩擦力最大值 Ff静m mg 1 96 106N 供需 不平衡 如何解决 研究与讨论 1 请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道 实际火车与轨道设计中 利用轮缘可增加小部分的向心力 垫高外轨可增加较多的向心力 2 最佳方案 火车以半径R 900m转弯 火车质量为8 105kg 速度为30m s 火车轨距l 1 4m 要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力 轨道应该垫的高度h 较小时tan sin 由力的关系得 由向心力公式得 由几何关系得 解 0 14m 研究与讨论 3 若火车速度与设计速度不同会怎样 外侧 内侧 过大时 外侧轨道与轮之间有弹力 过小时 内侧轨道与轮之间有弹力 需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求 4 若火车车轮无轮缘 火车速度过大或过小时将向哪侧运动 过大时 火车向外侧运动过小时 火车向内侧运动 向心 圆周 离心运动 供 需 是否平衡决定物体做何种运动 供 提供物体做圆周运动的力 需 物体做匀速圆周运动所需的力 F F F 列车速度过快 造成翻车事故 实例研究2 过拱桥 1 汽车过拱桥是竖直面内圆周运动的典型代表2 研究方法与水平面内圆周运动相同 比较在两种不同桥面 桥面受力的情况 设车质量为m 桥面半径为R 此时速度为v 失重 超重 最高点 最低点 研究与讨论 1 若速度过快 汽车做何种运动 提供的向心力不足 做离心运动 离开桥面做平抛运动 2 有无可能做这样的运动 若可能应满足怎样的条件 过山车 水流星 研究圆周运动的要点 从 供 需 两方面来进行研究 供 分析物体受力 求沿半径方向的合外力 需 确定物体轨道 定圆心 找半径 用公式 求出所需向心力 供 需 平衡做圆周运动 练习2飞车走壁 摩托车飞车走壁 请分析受力情况 解释现象 练习3 如图为过山车轨道的一部分 若要使车厢能安全通过圆形轨道 车厢应从多高处释放 不计一切摩擦与阻力 R h 实际火车车轮与铁轨模型 2 优点 1 做圆周运动时向心力由哪些力提供 摩擦力 轮缘与铁轨间的弹力的合力提供 3 缺点 结构简单 便于实现 轮缘与铁轨有挤压 车轮与铁轨都有磨损 垫高外轨 利用支持力的分力提供一部分向心力 达到 供需 平衡 2 优点 1 做圆周运动时向心力由哪些力提供 3 缺点 可以减少对摩擦力的需要 需要改造铁路 设计