匀速圆周运动PPT

1、第六章第六章 匀速圆周运动匀速圆周运动一、地位1 1、知识的地位、知识的地位认知过程中的一种运动模型认知过程中的一种运动模型： 匀变速直线匀变速直线 匀变速曲线匀变速曲线（平抛）（平抛） 非匀变速曲非匀变速曲线（圆周运动）线（圆周运动）2 2、技能的地位、技能的地位正确受力分析、建立自然正确受力分析、建立自然坐标系，按照自然坐标系坐标系，按照自然坐标系运用牛顿定律解决问题。运用牛顿定律解决问题。3 3、方法的地位、方法的地位化曲为圆化曲为圆任何复杂的曲线运动都可任何复杂的曲线运动都可以分割成很多小段的圆周以分割成很多小段的圆周运动。运动。4 4、思维训练过程、思维训练过程将一个实际的运动理想化

2、为将一个实际的运动理想化为一个圆周运动模型的简化过一个圆周运动模型的简化过程。程。体会在不同运动模型下运用体会在不同运动模型下运用牛顿运动定律的一致性。牛顿运动定律的一致性。5、情感教育地位 体会牛顿运动定律的之神奇 赞赏运用牛顿运动定律的简约美。二、知识体系效果力：效果力：向心力向心力tvamF直线直线曲线曲线匀变非匀变特例 v v a a r r T T R R n n性质力：重力、性质力：重力、弹力、摩擦力弹力、摩擦力力的合成与分力的合成与分解解圆圆周周运运动动运动的合成与运动的合成与分解分解基本概念基本概念 线速度、角速度、向心线速度、角速度、向心加速度、半径、周期、加速度、半径、周期

3、、转速、圆心角、向心力、转速、圆心角、向心力、匀速圆周运动匀速圆周运动 匀速圆周运动的加速度匀速圆周运动的加速度vrfTrrrva22222244 描述匀速圆周运动的运动参量描述匀速圆周运动的运动参量fT1周期与频率（转速）：Trtsv2线速度：Tt2角速度：rv线速度与角速度关系：stt牛顿第一、二、三定律牛顿第一、二、三定律圆周运动加速度公式圆周运动加速度公式几何知识几何知识基本规律基本规律牛顿定律在圆周运动中的应用牛顿定律在圆周运动中的应用改变速度大小改变速度大小改变速度方向改变速度方向vF FFFFn n水平面内的匀速圆周运动水平面内的匀速圆周运动0FCFn竖直平面内的非匀速圆周运动竖

4、直平面内的非匀速圆周运动0FCFnmaF nnmaF 几何关系几何关系Trts2三、教法建议三、教法建议1、课时安排：、课时安排：6 6课时课时2 2、在空间想象的操作中、在空间想象的操作中形成基本概念形成基本概念 符号要有形象的符号要有形象的 物理图景作支撑；物理图景作支撑； 例如匀速例如匀速圆周运动圆周运动t0tsO速度大小不速度大小不变方向总沿变方向总沿轨迹切向轨迹切向轨迹为轨迹为圆弧圆弧切向加速度为零法向切向加速度为零法向加速度大小为定值，加速度大小为定值，方向总垂直于方向总垂直于v3 3、匀速圆周运动公式的探究、匀速圆周运动公式的探究 1 1）做好演示实验）做好演示实验, ,目的降低

5、公式推导的难目的降低公式推导的难度度 2 2）控制变量法的再一次深化（在知识的形）控制变量法的再一次深化（在知识的形成过程中进行方法论的明示教育）成过程中进行方法论的明示教育） 3 3）可给切向加速度、法向加速度概念。教）可给切向加速度、法向加速度概念。教材材p83p83图图6-116-11，顺利过度到第三节，顺利过度到第三节4 4、规范操作步骤，内化思维模式、规范操作步骤，内化思维模式mFatv研究对象受力分析图（切向、法向）空间几何关系（圆面、圆心、（圆面、圆心、半径）半径）描述运动的基本物理量的分析情景图重要5、需要与可能、需要与可能 （以三道例题为例进行讲解，先讲解各个力都在（以三道例

6、题为例进行讲解，先讲解各个力都在同一直线的，再讲解几个不在同一直线的例子）同一直线的，再讲解几个不在同一直线的例子）maF 做圆周运做圆周运动物体所动物体所需要需要的向的向心力心力做圆周运动做圆周运动物体的外界物体的外界所所可能可能提供提供实际力实际力实际实际是否满足是否满足需要需要6、离心、向心现象向实际maF离心运动离心运动向实际maF向心运动向心运动第四节定性分析的重要依据7、临界条件 竖直面内的圆运动问题 1）绳、杆模型对临界条件的影响 2）文字情景p88“不松弛”几何关系圆周运动的实例分析 竖直平面圆周运动中的临界问题小球运动到最高点时有：2vmgTmr此时，能够提供的向心力的最小值

7、为mg，所以小球能够运动到最高点的条件为：vgrmgOT绳mgON杆若小球运动到最高点时，杆对小球的弹力N为零，则有：0vgr当小球运动到最高点的速率vv0时：N指向圆心;当vv0时：N背离圆心。小球恰好能运动到最高点的条件为v=0。绳与杆的区别：杆不仅能够起到拉拽作用，而且能够起到承托作用，但绳只能起到拉拽作用。第七章第七章 万有引力万有引力1、牛顿定律在圆周运动中综合应用的延续一一、地位、地位2、情感、态度、价值观、情感、态度、价值观 物理学史的回顾不可缺少物理学史的回顾不可缺少 苹果的故事苹果的故事效果力：效果力：向心力向心力tvamF直线直线曲线曲线匀变非匀变特例 v v a a r

8、r T T R R n n性质力：重力、性质力：重力、弹力、摩擦力弹力、摩擦力力的合成与分力的合成与分解解圆圆周周运运动动运动的合成与运动的合成与分解分解万有引力万有引力二、知识体系二、知识体系三、教法建议三、教法建议1 1、课时安排：、课时安排： 6 6课时课时 加利略与日心说加利略与日心说 低谷低谷开普勒三定律开普勒三定律 月球运动引起的思考月球运动引起的思考谁让月球围着地球转谁让月球围着地球转 牛顿的困惑（苹果受力与月球受力有什么不同、牛顿的困惑（苹果受力与月球受力有什么不同、为什么月球的加速比苹果的加速度小）为什么月球的加速比苹果的加速度小） 牛顿将开普勒定律与圆周运动规律结合得出的结

9、牛顿将开普勒定律与圆周运动规律结合得出的结论论 海王星和冥王星的发现海王星和冥王星的发现 体会体会科学历程的艰难、自然规律的伟大科学历程的艰难、自然规律的伟大2、读史可以使人明鉴、读史可以使人明鉴3 3、万有引力公式、万有引力公式 科学离不开猜想，猜想离不开实验 卡文迪许实验的介绍（动画）4、万有引力的应用、万有引力的应用对天体质量的认识对天体质量的认识重力和万有引力的关系（地面物体、天空重力和万有引力的关系（地面物体、天空物体）物体）宇宙速度（环绕速度、脱离速度、逃逸速宇宙速度（环绕速度、脱离速度、逃逸速度）度）可能卫星的轨道可能卫星的轨道在不同高度卫星的各个物理量变化的规律在不同高度卫星的

10、各个物理量变化的规律5 5、尽可能正确的动态情景描述、尽可能正确的动态情景描述 1）人造卫星（动画）人造卫星（动画）航天器中的完全失重现象航天器中的完全失重现象 航天器在轨道上做匀速圆周运动，其中的物体与航航天器在轨道上做匀速圆周运动，其中的物体与航天器有相同的速度、转动半径，即相同的向心加天器有相同的速度、转动半径，即相同的向心加速度。所以物体必须将全部重力用以提供向心力，速度。所以物体必须将全部重力用以提供向心力，因此物体处于完全失重状态因此物体处于完全失重状态。V天体运动模型1；天体作匀速圆周运动 模型基本规律：万有引力全部提供向心力g：地表重力加速度 M：地球质量 m：物体质量 R：地

11、球半径 ：地球自转角速度 H：飞行轨道高度常见常见情况情况近地近地飞行飞行远地远地飞行飞行坐地坐地赤道赤道坐地坐地两极两极22MmvmgGmRR2GMgRvgR 重要的代换关系重要的代换关系 第一宇宙速度第一宇宙速度最大环绕最大环绕速度速度最小发射最小发射速度速度22()MmvmgGmRHRH22()RggRH重力场场重力场场强分布式强分布式22MmGNmRR()Nmg其中20MmGNR()Nmg其中 极地卫星与同步卫星极地卫星与同步卫星极地卫星与地球自转的角速度关系。极地卫星与地球自转的角速度关系。同步卫星轨道只有一条，位于赤道平面内的某一高度。同步卫星轨道只有一条，位于赤道平面内的某一高度

12、。地 球地 球天体质量与密度的计算天体质量与密度的计算例：月球绕地球作匀速圆周运动，通过天文观测，可测量出月地距离为R，周期为T，若地球半径为R0，则地球的质量和密度是多少？（万有引力常量为G） 设月球质量为m，地球质量为M，则由万有引力定律有 对于地球表面上质量为m0的物体，在忽略地球自转影响的情况下，重力等于地球对它的万有引力，即 联立上述两式可解得2mgrMmGgmRMmG02036008 . 9)60(222RgRrGMg31072. 2 m/s2例：已知地月距离r60R（R为地球半径），计算月球绕地球公转向心加速度g。2GMgR22()RagRH在天体问题中，经常需要假想一个不存在的近地飞行的物体模型以帮助求解。天体运动模型天体运动模型2 2：椭圆运动椭圆运动 万有引力提供切向力、法向力地球近地点远地点132 卫星的变轨： 卫星的定轨过程一般分为三个阶段：卫星发射进入低轨道1阶段；在近地点点火进