高中物理-7.生活中的圆周运动教学课件设计

第七节生活中的圆周运动

人民教育出版社高一物理必修二知识回顾知识回顾1、在学习本节课之前我们已经学习了向心力公式，请同学们回想一下向心力公式?2、请同学们列举一下生活中有哪些常见的圆周运动，并找一下这些圆周运动的向心力来源。3、请同学们找一找下面向心力的来源导入新课同学们通过观看赛车转弯视频。回答为什么车发生了侧翻？（并且分组讨论避免发生侧翻的几种方案。）海南赛车跑道FNF合mg引入火车转弯

火车转弯时实际是在做圆周运动，那么火车转弯时是如何获得向心力的？一、火车转弯问题探究轮缘为什么要设计成这种样子？猜一猜？分组讨论：各个小组结合小组的火车与轨道模型，探究在水平的轨道上火车如何实现转弯的？分工合作，2名同学固定导轨，2名同学给小车初速度，1名注意观察车轮与外轨之间是否挤压，1名同学观察车轮与内轨是否挤压。另外2名同学记录结果。向左转NGF（1）火车在水平轨道上转弯时外轨对轮缘的弹力F就是使火车转弯的向心力火车质量很大外轨对轮缘的弹力很大外轨和外轮之间的磨损大，

铁轨容易受到损坏。

F合=FnF=mRV2内轨外轨如果铁路弯道的内外轨一样高，火车质量m=200000kg，速度v=60m/s,转弯半径r=200m,问轮缘和外轨间的作用力有多大？从计算的结果看，容易造成什么后果？结合生活实例，思考应该如何解决这一实际问题？思考讨论（2）转弯处外轨高于内轨θ分析FNGOθ结论：铁轨对火车的支持力与重力的合力指向圆心，为火车拐弯提供了一部分向心力，减轻了轮缘与外轨的挤压。分析若恰好由这个合力提供向心力，火车转弯时速度多大？（已知火车质量为m，轨道半径为R，轨道平面与水平面夹角为θ）。θFNGOθ结论：铁轨对火车的支持力与重力的合力全部用来提供向心力，此时火车轮缘对内外轨均无挤压。火车转弯处都有限速2、当v＜gRtanθ

：1、当v＞gRtanθ

：GFNθ讨论轮缘受到外轨向内的弹力GFNθFF轮缘受到内轨向外的弹力结论：为避免对内外轨造成挤压，火车转弯要限速例题1.设内外轨间的距离为L，内外轨的高度差为h，火车转弯的半径为R，则火车转弯的规定速度为v0?θhLx二、拱形桥凹形桥赵州桥建于公元605年，至今已有1400多年的历史，是世界建筑史上的奇迹。102国道的凹形桥不妨我们通过一个小实验

来探究一下结果分组:探究1-4组探究车通过拱形桥最高点时对拱形桥的压力5-8组探究车通过凹形桥最低点对凹形桥的压力来看老师的实验展示：汽车过桥的运动可以看做圆周运动，质量均为m的汽车以相同的速度v分别通过拱形桥和凹形桥，设桥面圆弧半径均为R,试分析汽车通过拱形桥的最高点和凹形桥的最低点时对桥的压力大小。比一比哪种情况下对桥的压力大？拱形桥凹形桥1-4组5-8组分析拱形桥由牛顿第二定律得：解：选汽车为研究对象，竖直方向上受力分析如图，由牛顿第三定律得：即凹形桥解：选汽车为研究对象，受力分析如图，由牛顿第二定律得：分析由牛顿第三定律得：汽车对桥的压力即结论汽车对凹形桥的压力汽车对拱形桥的压力速度越大，汽车对桥的压力越大，对桥的损坏越严重，所以凹形桥并不常见。速度越大，汽车对桥的压力越小。汽车处于超重状态汽车处于失重状态那么在拱形桥上开车需要注意什么呢汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力越小。试分析一下，当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生呢？由

得:车的速度v越大，对桥的压力就越小。注意：汽车过桥时一般都会有一个限速，规定汽车的速度不能大于或等于这个限速。当时，汽车与桥面间存在弹力。

讨论拱形桥当时，桥受到的压力为零。当时，汽车会飞离桥面。由

得:车的速度v越大，对桥的压力就越小。汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力越小。试分析一下，当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生呢？例2．一辆质量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=10m／s2．求：

(1)若桥面为凹形，汽车以30m／s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18m／s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？跟踪训练1．一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示，由于轮胎太旧，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段应是（）A．a处B．b处C．c处D．d处（第1题）D思考与讨论

地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径R(约为6400km)。会不会出现这样的情况：汽车的速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？这个速度有多大？(g=10m/s2)

该“思考与讨论”中描述的情景在航天器中已经实现．

1．关于列车转弯处内外铁轨间的高度关系，下列说法中正确的是()A．内外轨一样高，以防列车倾倒造成翻车事故B．因为列车转弯处有向内倾倒的可能，故一般使内轨高于外轨，以防列车倾倒C．外轨比内轨略高，这样可以使列车顺利转弯，减少车轮与铁轨的挤压D．以上说法都不对C当堂反馈2．汽车以一定的速度经过一个拱形桥面的顶点时，关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况，以下说法正确的是………()A.在竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力B.在竖直方向汽车只受两个力：重力和桥面的支持力C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力D．汽车对桥面的压力大于汽车的重力BC3.为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”的现象，可以：()A.增大汽车转弯时的速度B.减小汽车转弯时的速度C.增大汽