高一物理生活中的圆周运动(人教版)

1、上周教学反思上周按计划进行向心加速度、向心力两节课上周按计划进行向心加速度、向心力两节课内容的教学，学生对向心力的理解存在问题，内容的教学，学生对向心力的理解存在问题，不能灵活运用公式，有死记硬背情况，部分不能灵活运用公式，有死记硬背情况，部分学生基础知识掌握不牢固，对遇到生题无从学生基础知识掌握不牢固，对遇到生题无从下手。针对这种情况，今后教学要加强学生下手。针对这种情况，今后教学要加强学生解题能力的培养，有必要精选代表性的作业解题能力的培养，有必要精选代表性的作业和练习。和练习。1.会分析具体圆周运动问题中向心力会分析具体圆周运动问题中向心力的来源，能解决生活中的圆周运动的来源，能解决生活

2、中的圆周运动问题问题2了解航天器中的失重现象及原因了解航天器中的失重现象及原因3了解离心运动及物体做离心运动的了解离心运动及物体做离心运动的条件，知道离心运动的应用及危条件，知道离心运动的应用及危害害教学目标教学目标学习重点学习重点: 水平面内的匀速圆周水平面内的匀速圆周运动。运动。学习难点学习难点: 竖直平面内的圆周运竖直平面内的圆周运动。动。教学重难点教学重难点一一、铁路的弯道铁路的弯道1运动特点运动特点：火车转弯时实际是在做：火车转弯时实际是在做_运动，因而具有运动，因而具有向心加速度，由于其质量巨大，所以需要很大的向心加速度，由于其质量巨大，所以需要很大的_力力2向心力来源向心力来源在

3、修筑铁路时，要根据弯道的在修筑铁路时，要根据弯道的_和规定的和规定的_ ，适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由全由_和和_的合力提供如图的合力提供如图571.圆周圆周向心向心半径半径行驶速度行驶速度重力重力G支持力支持力FN第一课时第一课时图图571想一想想一想在弯道处，火车行驶速度大于规定在弯道处，火车行驶速度大于规定的速度时，是外轨还是内轨易受损？的速度时，是外轨还是内轨易受损？答案答案外轨外轨二、拱形桥二、拱形桥1汽车过凸形桥汽车过凸形桥(如图如图572 甲甲)小于小于图5722汽车过凹形桥汽车过凹形桥(如图如图572

4、乙乙)三、航天器中的失重现象三、航天器中的失重现象1航天器在近地轨道的运动航天器在近地轨道的运动FNmg大于大于mg2对失重现象的认识对失重现象的认识航天器内的任何物体都处于航天器内的任何物体都处于_状态，但并不是物状态，但并不是物体不受重力正因为受到重力作用才使航天器连同其中的体不受重力正因为受到重力作用才使航天器连同其中的乘员乘员_mgFN0完全失重完全失重完全失重完全失重环绕地球转动环绕地球转动想一想想一想航天器中处于完全失重状态的物体航天器中处于完全失重状态的物体一定不受重力作用吗？一定不受重力作用吗？答案答案受重力作用处于完全失重状态的物受重力作用处于完全失重状态的物体仍受重力作用，

5、重力提供向心力体仍受重力作用，重力提供向心力四四、离心运动离心运动1定义定义：物体沿切线飞出或做：物体沿切线飞出或做_圆心的运动圆心的运动2原因原因：向心力突然：向心力突然_或合外力或合外力_所需向心所需向心力力3应用应用：洗衣机的：洗衣机的_，制作无缝钢管、水泥电线杆，制作无缝钢管、水泥电线杆等等想一想想一想物体做离心运动是不是因为受离心力作用？物体做离心运动是不是因为受离心力作用？答案答案不是物体做离心运动并不是物体受到离心不是物体做离心运动并不是物体受到离心力作用，而是外力不能提供足够的向心力，所谓的力作用，而是外力不能提供足够的向心力，所谓的“离心力离心力”也是由效果命名的，实际并不存

6、在也是由效果命名的，实际并不存在逐渐远离逐渐远离消失消失不足以提供不足以提供脱水筒脱水筒在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力作用？这几个力的关系如何？ GNFf一一. .铁路的弯道铁路的弯道那火车转弯时情况会有何不同呢？转弯与直进有何那火车转弯时情况会有何不同呢？转弯与直进有何不同？画出受力示意图，并结合运动情况分析各力不同？画出受力示意图，并结合运动情况分析各力的关系。的关系。F F向向转转弯时火车弯时火车的速度方向的速度方向在不断变化在不断变化火车转弯时是如何获得向心力的？火车转弯时是如何获得向心力的？由铁轨外轨的轮缘和铁轨之间互相挤压而产生的由铁轨外轨的轮缘和铁轨之间互相挤压而产生的弹力提

7、供。弹力提供。后果会怎样？后果会怎样？铁轨容易损坏，轨缘也容易铁轨容易损坏，轨缘也容易损坏损坏实际的铁路上为什么转弯处的半径和火车运行速实际的铁路上为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制度有条件限制？ 应该如何解决这一实际问题？应该如何解决这一实际问题？ 第二课时第二课时 拱形桥拱形桥mvR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。 -可见，汽车对桥的压力可见，汽车对桥的压力小于汽车的重力小于汽车的重力，并且，并且压力随汽车速度的增大而减少。压力随汽车速度的增大而减少。 当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽车的速度有多大，

8、当汽车的速度大于这个速度是，会发生什么现象？ tan/tan2gRvRmvmg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。mvR-+看思考与讨论看思考与讨论假设宇宙飞船质量为M，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径R，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力，试求座舱对宇航员的支持力。此时飞船的速度多大？通过求解，你可以得出什么结论？三三. .航天器中的失重现象航天器中的失重现象四.离心运动做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎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

9、供向心力，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。它会怎样运动呢？发表你的见解并说明原因。若若F Fmrwmrw2 2，物体做什么运动？，物体做什么运动？几种常见情景的向心力分析：几种常见情景的向心力分析：-一一、火车转弯问题火车转弯问题 1转弯时的圆周平面转弯时的圆周平面：火车做圆周运动的圆周平面是水平：火车做圆周运动的圆周平面是水平面，火车的向心加速度和向心力均是沿水平方向指向圆面，火车的向心加速度和向心力均是沿水平方向指向圆心心图573第三课时第三课时3速度与轨道压力的关系速度与轨道压力的关系(1)当当v v 0时，所需向心力仅由重力和弹力的合

10、力提供，此时内外时，所需向心力仅由重力和弹力的合力提供，此时内外轨道对火车均无挤压作用轨道对火车均无挤压作用(2)当当v v 0时，外轨道对轮缘有侧压力时，外轨道对轮缘有侧压力(3)当当v v 0时，内轨道对轮缘有侧压力时，内轨道对轮缘有侧压力4汽车、摩托车赛道拐弯处，高速公路转弯处设计成外高内低，也是汽车、摩托车赛道拐弯处，高速公路转弯处设计成外高内低，也是尽量使车受到的重力和支持力的合力提供向心力尽量使车受到的重力和支持力的合力提供向心力【例例1】火车在半径火车在半径r900 m的弯道转弯，火车质量为的弯道转弯，火车质量为8105 kg，轨道宽为，轨道宽为l1.4 m，外轨比内轨高，外轨比

11、内轨高h14 cm，为了使铁轨不受轮缘的挤压，火车的速度应为多大？为了使铁轨不受轮缘的挤压，火车的速度应为多大？(很很小时，可以近似认为小时，可以近似认为tan sin ；g取取10 m/s2)答案答案30 m/s解析若火车在转弯时铁轨不受挤压，即由重力和支持力的合力提供向心力，火车转弯平面是水平面火车受力如图所示，由牛顿第二定律得：二、汽车过桥问题二、汽车过桥问题1分析汽车过桥这类问题时应把握以下两点：分析汽车过桥这类问题时应把握以下两点：(1)汽车在拱桥上的运动是竖直面内的圆周运动汽车在拱桥上的运动是竖直面内的圆周运动(2)向心力来源向心力来源(最高点和最低点最高点和最低点)：汽车做圆周运

12、动，重力：汽车做圆周运动，重力和桥面的支持力的合力提供向心力和桥面的支持力的合力提供向心力【例例2】如图如图574所示，质量所示，质量m2.0104 kg的汽车以不变的的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为20 m如果桥面受到的压力不得超过如果桥面受到的压力不得超过3.0105 N，则：，则：(1)汽车允许的最大速度是多少？汽车允许的最大速度是多少？(2)若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？(g取取10 m/s2)图574答案答案(1)10 m/s(2)105

13、 N三、竖直面内的绳、杆模型问题三、竖直面内的绳、杆模型问题1轻绳模型轻绳模型(最高点最高点)图图575(1)绳绳(轨道轨道)施力特点：施力特点：只能施加向下的拉力只能施加向下的拉力(或压力或压力)2轻杆模型轻杆模型(最高点最高点)图图576(1)杆杆(双轨道双轨道)施力特点：施力特点：既能施加向下的拉既能施加向下的拉(压压)力，也能施加向上的支持力力，也能施加向上的支持力(2)动力学方程：动力学方程：(3)杆类的临界速度为杆类的临界速度为v临临0.【例例3】一细绳与水桶相连，水桶中装有一细绳与水桶相连，水桶中装有水，水桶与细绳一起在竖直平面内做圆水，水桶与细绳一起在竖直平面内做圆周运动，如图

14、周运动，如图577所示，水的质量所示，水的质量m0.5 kg，水的重心到转轴的距离，水的重心到转轴的距离l50 cm.(g取取10 m/s2)图577(1)若在最高点水不流出来，求桶的最小速率；(2)若在最高点水桶的速率v 3 m/s，求水对桶底的压力答案(1)2.24 m/s(2)4 N解析解析分别以水桶和桶中的水为研究对象，对它们进行受力分别以水桶和桶中的水为研究对象，对它们进行受力分析，找出它们做圆周运动所需向心力的来源，根据牛顿运分析，找出它们做圆周运动所需向心力的来源，根据牛顿运动定律建立方程求解动定律建立方程求解(1)以水桶中的水为研究对象，在最高点恰好不流出来，说明以水桶中的水为

15、研究对象，在最高点恰好不流出来，说明水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力，此时桶的速水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力，此时桶的速率最小率最小竖直平面内的变速圆周运动绳杆圆管桥面示意图m的受力情况重力、绳的拉力重力、杆的拉力或支持力重力、外管壁的支持力或内管壁的支持力重力，桥面支持力最高点A的速度AOmBLAOmBLm AAOmBR第四课时、对离心运动的理解第四课时、对离心运动的理解1离心运动的实质离心运动的实质离心运动实质是物体惯性的表现做圆周运动的物体，总离心运动实质是物体惯性的表现做圆周运动的物体，总有沿着圆周切线飞出去的趋向，之所以没有飞出去，是因有沿着圆周切线飞出去的趋向，之所以没有飞出去，是因为受到向心力的作用从某种意义上说，向心力的作用是为受到向心力的作用从某种意义上说，向心力的作用是不断地把物体从圆周运动的切线方向拉到圆周上来一旦不断地把物体从圆周运动的切线方向拉到圆周上来一旦作为向心力的合外力突然消失或不足以提供向心力，物体作为向心力的合外力突然消失或不足以提供向心力，物体就会发生离心运动就会发生离心运动2合外力与向心力的关系如图合外力与向心力的关系如图578所示所示图图578【