(完整word版)人教版高一物理必修二5.8生活中的圆周运动(导学案,学生版)正式版

1、5.8 生活中的圆周运动学习目标学习重点：熟练应用向心力公式和向心加速度公式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.学习难点：1关于对临界问题的讨论和分析.2.对变速圆周运动的理解和处理.预习案：自主学习1.火车转弯处：若内、外轨一样高，火车做圆周运动的向心力是由_提供的，由于火车质量太大，靠这种方法得到向心力，极易使 _ 受损。若外轨略高于内轨时，火车转弯时向心2.力的一部分来源是 _ ，这就减轻了轮缘与外轨的挤压。2.汽车在拱形桥上行驶到最高点时的向心力是由_ 提供的，方向_，此时汽车对桥的压力FN _G（填“”、“=”、“”、“=”、“”3.航天员随宇宙飞船绕

2、地球作匀速圆周运动时，向心力是_ 提供的；当飞船的飞行速度v=_ 时，航天员对座舱的压力FN=0，此时航天 员处于_状态。探究案：探究一、火车转弯 火车按规定的速度行驶 （1）确定火车作圆周运动的轨道平面， 并找出圆心（2）画出火车的受力分析图，并求出规定的速度。（已知路面倾角0和圆周半径R）讨论当火车行驶速度大于或小于规定的行驶速度时，向心力的来源情况。（3）思考;汽车在水平路面上转弯时是怎样获得向心力的？火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于0,那么当火车转弯时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供火车的向心力呢？是由轮缘和外轨的挤压产生的外轨对轮缘的弹 力提供向心力，由于火车质量很大

3、，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损害铁轨。所以，实际的弯道处的情况，如图：a、外轨略高于内轨。b、此时火车的支持力FN的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧。c、此时支持力与重力的合力提供火车转弯所需的向心力。d、转弯处要选择内外轨适当的高度差，使转弯时所需的向心力完全由重力G和支持力FN来提供一一这样外轨就不受轮缘的挤压了。探究二、汽车过拱桥和航天器中的失重问题1.汽车在拱形桥或凹形桥上行驶的过程中，它受到的合外力一定指向圆心吗？在那些特殊位置合外力就是向心力？2.已知汽车的质量为m通过拱形桥最高点的速度为v，桥面的半径为R，试求出汽车通过桥最高点时对桥的压力FN。并讨论：(1)当v=g

4、R时，FN=?(2)当vgR时，汽车会怎样运动？同理推出汽车通过凹形桥最低点时对桥的压力FNO.如图，若汽车在拱桥上以速度v前进，桥面的圆弧半径为R,求汽车过桥的最高点时对桥面的压力？选汽车为研究对象对汽车进行受力分析：受到重力和桥对车的支持力上述两个力的合力提供向心力、且向心力方向向下建立关系式：2F向=G- Fi=mv/R 2Fi=G- mv/R又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，所以Fffi=G-m/R且F压vG通过与上例的类比，可以了解航天器中的失重的原因，并由Fff=m(gv2/R)可以解出，当7 二尿时座舱对航天员的支持力F支=0,航天员处于失重状态。3.已知宇宙飞船的轨道半径

5、为R,向心加速度为g，试推出当座舱对航天员的支持力FN=0时飞船的速度。探究三、离心运动做圆周运动的物体， 它的线速度方向就在圆周的切线上， 物体之所以没有飞出去， 是因为它 受到的合外力提供了它所需的向心力。 当向心力突然消失时， 物体就沿切线飞出去； 当向心 力不足时，物体虽不会沿切线飞出去，也会逐渐远离圆心，即：(1)定义：做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需要的向心力的情况下，将远离圆心运动出去，这种运动叫做离心运动。如图：(2)应用：离心干燥器、无缝钢管的生产、离心水泵能力训练案：一、近似处理思想在火车转弯问题中的应用例题1、一段铁路转弯处，内、外轨高度差

6、为h=10 cm,弯道半径为r=625m,轨距L=1435mm求这段弯道的设计速度v。是多大时才能保证内、外轨不受侧向压力？解析：、圆周运动中绳模型的应用例题2、长L=0.5m的细绳拴着小水桶绕固定轴在竖直平面内转动，筒中有质量的水，问：（1）在最高点时，水不流出的最小速度是多少？（2）在最高点时，若速度v=3m/s，水对筒底的压力多大? 解析： 三、圆周运动中的杆模型例题3、如图5-45所示，长为L的轻杆一端有一个质量为m的小球，另一端有光滑的固定 轴0,现给球一初速度，使球和杆一起绕0轴在竖直平面内转动，不计空气阻力，则四、拱桥问题例题4、如图5-47所示，汽车质量为1.5X104Kg,以

7、不变的速率先后驶过凹形桥和凸形桥， 桥面圆弧半径为15m,如果桥面承受的最大压力不得超过2.0X105N,则汽车允许的最大速率是多少？汽车以此速率驶过桥面的最小压力是多少? 解析：过关检测案：1.关于圆周运动，下列说法正确的是（）A.做匀速圆周运动的物体，受到的合外力一定指向圆心B.做匀速圆周运动的物体，它的加速度方向不一定指向圆心C.做匀速圆周运动的物体，它的向心加速度方向不一定指向圆心D.做匀速圆周运动的物体，它的合外力一定指向圆心2.下列说法正确的是（）A.做圆周运动的物体所受合外力恰好等于向心力B.物体所受合外力大与需要的向心力时，物体做离心运动C.物体在做匀速圆周运动时，若所受合外力

8、突然变小了，则物体做离心运动D.洗衣机的脱水桶就是应用了离心现象才把衣服甩干的3.如图548所示，光滑的水平面上，小球m在拉力F的作用下做匀速圆周运动，若小球到达B点时F突然发生变化，下列关于小球的运动的说法正确的是（）A. F突然消失，小球将沿轨迹Ba做离心运动B. F突然变小，小球将沿轨迹Ba做离心运动C. F突然变大，小球将沿轨迹Bb做离心运动D. F突然变小，小球将沿轨迹Be做离心运动4.下列那些现象是为了防止离心运动而产生不良后果的（）A.汽车拐弯时要限速B.转速很高的砂轮半径不能做得太大C.在砂轮的外侧加一个防护罩D.修筑铁路时，拐弯处轨道内高外低5.质量为m的飞机，以速率v在水平

9、面上做半径为R的匀速圆周运动，空气对飞机mi=0.5Kg（ ）A.小球到达最高点的速度必须大于B.小球到达最高点的速度可能为 最高点受杆的作用力一定为支持力 解析：eaB-v22f2,2/V2VJ/V、22m-g（芯）m（花）g的作用力大小为（）A. RB. R C. VRD. mg6.一列火车在运动时，乘客突然发现悬在车顶上的小球向右偏离设偏离竖直方向的角度为B,则乘客断定火车在向 _拐弯，此时列车的向心加速度为 _ 。7.如图所示为工厂中的行车示意图，设钢丝长3m用它吊着质量为2.7t的铸件，行车以2m/s的速度匀速行驶，当行车突然刹车停止时钢丝受到的拉力为_N。8.质量为m= 1Kg的滑块沿光滑的圆轨道内侧向上滑行，已知圆弧轨道半径R=0.2m,滑块经过圆弧轨道最高点的速度为v=2m/s,如图550所示，g=10m/s2，则在最高 点时滑块对圆弧轨道的压力为多少？9.图552所示的是双人花样滑冰运动员中男运动员拉着女运动员作圆锥摆运动的精彩场面。若女运动员伸直的身体与竖直方向夹角为