对圆周运动中观察相对运动趋势的实验设计
高中物理《圆周运动》教学设计(优秀7篇)
高中物理《圆周运动》教学设计(优秀7篇)圆周运动教案篇一一、教学任务分析本节课的教学内容是上海市二期课改新教材,即上海科学技术出版社出版的《物理》(修订本)高中一年级第一学期第五章《A、圆周运动快慢的描述》部分,本节课是高一必修内容。
学生虽然已经初步学习了有关运动的知识,但如何研究圆周运动的特征是新的学习内容。
圆周运动的定义,及描述圆周运动的线速度、角速度的知识在本章中具有重要的地位。
本节课的教学既要着重让学生理解波速、波长、频率的关系,又要让学生对波形图有初步的认识,并在学习的过程中让学生体验观察法、比较法等在物理学习中的作用,从而培养学生多方面的能力。
二、教学目标:1、知识与技能:(1)、理解匀速圆周运动。
(2)、理解匀速圆周运动中的线速度和角速度。
(3)、能够运用匀速圆周运动的有关公式分析和解决有关问题的能力。
2、过程与方法:(1)、通过对两种运动的比较学习,使学生能运用对比方法研究问题。
(2)、通过对描述匀速圆周运动的物理量的学习,使学生了解、体会研究问题要从多个的侧面考虑。
(3)、通过对线速度、角速度的关系探究使学生体验获得知识的过程,并感悟科学探究法在物理学习中的作用。
3、情感、态度与价值观:(1)、通过录像使学生对“物理来自生活”形成深刻印象。
(2)、通过对手表指针的运动的观察、探索并得到线速度、角速度的定义式及关系使学生正确认识物理学是一门实验科学。
(3)、通过对内容的观察让学生树立学以致用的价值观,并增强对物理学的好感。
通过合作学习,加强学生之间的协作关系和团队精神。
三、教学重点和难点教学重点:1、线速度、角速度的概念和计算。
2、什么是匀速圆周运动教学难点:要学生理解从不同角度比较快慢可能得出相反的结论。
对匀速圆周运动是变速运动的理解。
四、教具准备高中物理圆周运动教案篇二(一)知识与技能1、理解线速度、角速度、转速、周期等概念,会对它们进行定量的计算。
2、知道线速度与角速度的定义,知道线速度与周期,角速度与周期的关系。
教学设计(生活中的圆周运动)
5-8 生活中的圆周运动(山东潍坊昌邑市文山中学胡民红制)学情分析本章是人教版高中物理必修二第五章,前四章学生已经学习了运动学及力学的基础知识,并对直线运动规律有了一定的了解;通过学习牛顿运动定律,对运动和力的联系也有了一定了解;学习本章前七节的知识之后,学生该是对曲线运动规律有了大体把握,并能基本理解圆周运动中向心力及向心加速度这些抽象概念。
这节课我们将从物理学角度来分析生活中的圆周运动,因为本节具体实例比较多,该是很容易引起学生的兴趣,教师加以指导点拨,较易达到所设定教学目标。
学生之前接触向心力这个概念比较少,对其为效果力而非性质力把握不到位,本节应重点强调该知识点。
实例很多,但规律的总结必须突出,由以往经验可知,圆周运动的研究中向心力来源问题直到高三也有部分学生分析不好,借本节机会,应强化规律所在,以便能为以后做综合类题目打下好的基础。
学习内容分析(含教材分析)本节内容详细介绍了有关铁路的弯道、拱形桥、航天器中的失重现象以及离心运动,通过分析生活中的一些实例,使学生对圆周运动有了更为直观的了解,并能理论联系实际,用物理学来分析生活现象,真正认识到学习物理知识的用处。
教材前几节重在介绍曲线运动的基础知识,圆周运动的基本物理量如向心力向心加速度等,在理论上已经给予了一定的铺垫,本节重在分析生活中的圆周运动,把理论归结到实际中,阐述了物理知识在实际生产生活中的应用。
教材后面一章是万有引力与航天,实际也是圆周运动的具体应用,学好本节课也能为后面的问题分析打好基础。
尤其本节课所设计到的航天器中的失重现象,与下章知识点联系紧密,离心运动与下章中人造卫星的变轨问题也是同样联系紧密。
教材所设计到的重点问题,如向心力是效果力,向心力来源分析等,必须让学生理解透彻,另外,在具体的教学过程中应根据实际情况对教材内容进行一定的拓展,比如在拱形桥部分之后可加入水流星一例,同属竖直面上的圆周运动,但拱桥为有支撑,水流星为无支撑,两者的区别与联系应该让学生掌握并牢记。
圆周运动教案 高中物理《圆周运动》教学设计(优秀5篇)
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高一物理圆周运动教案篇一教学重点线速度、角速度的概念和它们之间的关系教学难点1、线速度、角速度的物理意义2、常见传动装置的应用。
高中物理圆周运动优秀教案及教学设计篇二做匀速圆周运动的物体依旧具有加速度,而且加速度不断改变,因其加速度方向在不断改变,其运动版轨迹是圆,所以匀速圆周运动是变加速曲线运动。
匀速圆周运动加速度方向始终指向圆心。
做变速圆周运动的物体总能分权解出一个指向圆心的加速度,我们将方向时刻指向圆心的加速度称为向心加速度。
速度(矢量,有大小有方向)改变的。
(或是大小,或是方向)(即a≠0)称为变速运动。
速度不变(即a=0)、方向不变的运动称为匀速运动。
而变速运动又分为匀变速运动(加速度不变)和变加速运动(加速度改变)。
所以变加速运动并不是针对变减速运动来说的,是相对匀变速运动讲的。
匀变速运动加速度不变(须的大小和方向都不变)的运动。
匀变速运动既可能是直线运动(匀变速直线运动),也可能是曲线运动(比如平抛运动)。
圆周运动是变速运动吗篇三高中物理《圆周运动》课件一、教材分析本节内容选自人教版物理必修2第五章第4节。
本节主要介绍了圆周运动的线速度和角速度的概念及两者的关系;学生前面已经学习了曲线运动,抛体运动以及平抛运动的规律,为本节课的学习做了很好的铺垫;而本节课作为对特殊曲线运动的进一步深入学习,也为以后继续学习向心力、向心加速度和生活中的圆周运动物理打下很好的基础,在教材中有着承上启下的作用;因此,学好本节课具有重要的意义。
本节课是从运动学的角度来研究匀速圆周运动,围绕着如何描述匀速圆周运动的快慢展开,通过探究理清各个物理量的相互关系,并使学生能在具体的问题中加以应用。
(过渡句)知道了教材特点,我们再来了解一下学生特点。
也就是我说课的第二部分:学情分析。
《水平转台上的物体的圆周运动》说课稿
《水平转台上的物体的圆周运动》说课稿一、教材分析(一)地位《水平转回台上的物体的圆周运动》就是新课标人教版《物理》必修课程2第五章《曲线运动》的第七节《生活中的圆周运动》的补足,就是一节课的一部分.本节课是在学生学习了圆周运动、向心加速度、向心力以后的一节应用课,通过研究圆周运动规律在生活中的应用,使学生深入理解圆周运动规律,并且结合日常生活体验,加深所学知识在头脑中的印象.(二)教材处置本部分是增加的内容旨在加深对圆周运动理解,培养学生建模能力及解决实际问题的能力.帮助学生掌握向心力的来源,用圆周运动的动力学方程解题.二、学情分析学生常常误认为向心力是一种特殊的力,是做匀速圆周运动的物体另外受到的力.学生圆周运动见得多,但没有认真从圆周运动的角度分析过.非政府学生多探讨,多搞练,对学生熟识的游乐场中的圆周运动问题利用图片及模拟实验予以表明,并使学生学会用圆周运动中"供需平衡"去分析生活中的圆周运动.增进对圆周运动及Vergt现象的认知.三、教法分析(一)教学方法:创设情景法,创建模型,实验检验,分析归纳法.(二)教学手段:多媒体辅助教学,主要powerpoint演示文稿以及图片,并辅以实验.四、学法分析通过展示图片、创设情境,以提问的方式引导学生展开问题的讨论,建立物理模型,理论推导并实验验证,归纳总结出结论用来解决其他问题.过程中体现"物理来源于生活并服务于生活"的思想.学生步入利用物理科学知识化解实际问题的过程,自觉、生动地展开思维活动.并使学生既教给了科学知识又掌控了自学方法,既培育了能力又发展了智力.五、教学过程(片断)(一)新课导入:备考回答圆周运动contribution加速度、向心力有关科学知识,以及物体搞匀速圆周运动向心力的来源.请同学举例游乐场中的圆周运动,以此引入新课.(二)教学过程水平转台上物体圆周运动问题通过回答,鼓励学生步入自学状态.问题:如果你在游乐园玩魔盘游戏,为了避免被抛向边缘,你应靠近盘的中央,还是远离中央?(学生建模悖论,逐步求出物体圆周运动的向心力与物体旋转质量、角速度、半径的关系.)物体做圆周运动所需向心力与那些因素有关?写成公式形式是什么?(须要)水平台上的物体与台面保持静止时受力情况是什么?向心力的来源是什么?(可供)保证供需平衡才能完成圆周运动引导学生列出方程.探讨当旋钮输出功率变小小时,可以怎样?学生探讨并得出结论答案.设计实验验证:(1)创建圆周运动的平台;(2)利用模型法、对比法设计实验步骤;(3)减小输出功率,观测物体边线变化;(4)得出结论;以下就是本次实验效果图.(利用初中发音齿轮的转盘改造)根据上结论,融合前面的问题列方程用数学方法解与实验结论相符.(到这里,学生兴趣被激发起来,获得了成功的喜悦)稳步解决问题:1.一个圆盘在水平面内匀速转动,角速度是4rad/s.盘面上距圆盘中0.10m的位置有一个质量为0.10kg的小物体能够随圆盘一起运动,如图.(1)谋大物体搞匀速圆周运动时所受到向心力的大小.(2)关于小物体的向心力,甲、乙两人有不同意见:甲认为该向心力等于圆盘对小物体的静摩擦力,指向圆心;乙认为小物体有向前运动的趋势,静摩擦力方向和相对运动趋势方向相反,即向后,而不是和运动方向垂直,因此向心力不可能是静摩擦力.你的意见是什么?说明理由.2.物块在水平圆盘上,与圆盘一起拖紧固轴匀速运动,以下观点中恰当的就是()a.物块处在平衡状态b.物块受三个力作用c.在角速度一定时,物块至转轴的距离越远,物块越难瓦解圆盘d.在物块到转轴距离一定时,物块运动周期越小,越容易脱离圆盘3.在水平圆盘上分别摆甲、乙、丙三个质量分别为3m、2m、m的物体,其轨道半径分别为r、2r、3r如图所示,三个物体的最小静擦力皆为难以承受重力的k倍,当圆盘角速度由小缓慢减少,以下观点恰当的就是:()a.甲物体相对圆盘首先滑动b.丙物体相对圆盘首先滑动c.乙物体受的静摩擦力最小d.三个物体受到的静摩擦力一样大4.一水平置放的圆盘,可以拖中心o点转动,盘上摆一个质量就是0.4kg的铁块(可视为质点),铁块与中间位置用轻质弹簧连接,如图所示.铁块随圆盘一起匀速转动,角速度是10rad/s时,铁块距中心o点30cm,这时弹簧的拉力大小为11n,g取10m/s2,求:(1)圆盘对铁块的摩擦力大小;(2)在此情况下要使铁块不向外滑动,铁块与圆盘间的动摩擦因数至少为多大?(假设最小静摩擦力等同于滑动摩擦力).。
市级公开课:圆周运动中的临界问题教学设计
圆周运动中的临界问题教学设计汕头市潮阳实验学校叶建森一.教学任务分析以圆盘和滑块为载体的圆周运动问题经常作为高考座上的“座上宾”,它是考试的热点和学习的难点;而竖直面内的圆周运动是曲线运动的重要知识点,更是高考中的重点考查内容之一,高考中有关圆周运动的试题往往涉及临界或极值问题,出题的方式既可以是计算题也可以是选择题,对考生的要求较高,所以弄清不同模型的临界条件是分析解决这类问题的关键。
二.学情分析与设计思想物理学中的临界问题一直是学生难以掌握的知识难点,虽然高一到高二我们在很多方面都讲过临界问题,比如追及与相遇中有临界问题、牛顿第二定律的综合应用中有临界问题、平抛有临界问题等等。
但是学生在碰到这些临界问题时往往无从下手,因为他们对临界状态的分析能力不足,他们缺乏感性认识,所以对临界点的把握处于一个比较模糊的状态。
本节课我们想借助圆周运动中的临界问题,以基本模型为原型,进行拓展、延伸和变化,从题目中的难题进行拆解然后一步一步还原,在每一步的还原中架设一级一级的台阶,带领学生领悟圆周运动中的力的渐变过程和解题奥妙,再加上现场实验的演示,更近一步促进学生对临界问题的感悟和认识,从而帮助学生解决相应的问题。
三.教学重难点如何分析和解决圆周运动中的临界问题四.教学设计本节课在课前根据老师们以往的教学经验精心组编和筛选了三道经典例题先发给学生去完成,教师对学生可能出现的错误情况进行预估预判,可能出现的问题有哪些,然后根据可能出现的错误进行课程内容的设计,特别是给学生的第一道题,难度较大,学生的解题情况可能各式各样的都有,出现的原因是学生对圆台上连接体临界问题认识不到位,导致分析思路较为混乱,学生也很想知道这类问题的解题技巧及分析思路是什么,从而激起了学生的求知欲望,然后老师通过难题的拆解,一步一步带领学生认识达到临界状态前的一个受力的渐变过程,从而让学生掌握处理此类问题的技巧。
五.教学流程(一)课题引入展示例题,该题是昨天留给学生的作业的第一题例1:如图,质量为m的小木块A和质量为2m的小木块B(可视为质点)放在水平圆盘上,A、B与转轴O的距离分别为l和2l,A、B与转盘间的动摩擦因数为μ,A与B用一根不可伸长的细线连接(初始状态拉力为0),现让转盘角速度从零开始缓慢增加,若要使A、B与转台保持相对静止,则角速度的最大值为多少?(最大静摩擦力等于滑动摩擦力)此例题的作用是让学生根据自己以往学过的知识大胆去处理,并从中发现不足,这个例题的难度系数是比较大的,学生的解答肯定是乱七八糟的什么样的答案和结果都有。
自然坐标圆周运动相对运动
伽利略所取得的巨大成就,开创了近代物理学 的新纪元。
自然坐标、圆周运动、角量描述、相对运动
3、绝对运动、牵连运动、相对运动
(1)位矢的关系
r
r'
质点P在相对作匀速直线运动
的两个坐标系中的移动 y y' u
自然坐标、圆周运动、角量描述、相对运动
2、相对运动
物体运动的轨迹依赖于观察者所处的参考系
自然坐标、圆周运动、角量描述、相对运动
伽利略(Galileo Galilei,1564—1642)
伽利略杰出的意大利物理学家和 天文学家,实验物理学的先驱者。
他提出著名的相对性原理、惯性 原理、抛体的运动定律、摆振动的等 时性等。
2
1 x2g
y 2
v02
y
an
a
g
自然坐标、圆周运动、角量描述、相对运动
(2)
o v0
x
vx v0, vy gt
an
a
y
v
vx2 vy2
v02 g 2t 2
tan 1
gt v0
a
dv dt
g2t v02 g2t2
an g2 a 2
g
v0 g v02 g2t 2
与速度同向
与切向加速度垂直
总结:自然坐标
v v
a a an a ann
a
a
an
切向加速度
法向加速度
反映速度大小变 化的快慢
反映速度方向变 化的快慢程度
dv a dt
an
v2
aa
a 2 an 2
用相对速度解决圆心是动点的圆周运动的动力学问题
用相对速度解决圆心是动点的圆周运动的动力学问题
圆周运动是一种常见的运动,其显著的特点是物体沿着一定速度外发指向一个圆弧形路径旋转。
针对圆心是动点的圆周运动的动力学问题,可以采用相对速度的方法来解决。
首先,需要确定相对于重力中心的速度,也就是物体的两个运动状态:直线运动和圆心运动。
需要分析两个运动状态的不同来确定相对于重力中心的速度关系,而这可以采用力学推导确定,即利用它们之间的受力修正值来解决。
接下来,利用受力修正值对圆心运动进行改正,由此得出该系统的“重力中心差分”,即相对于重力中心的相对速度差异。
通过改变重力中心差分值,可以得出与其它物体的相对速度,最后得出圆心是动点的圆周运动的动力学解。
上述说明的方法是解决圆周运动的一种较为常见的方法,即采用相对速度的方法。
这种方法可以确定物体圆心运动的速度,使该运动的普遍性和可操作性得到了进一步的改善和提高,为解决圆周运动的动力学问题提供了一种新的方法。
圆形运动中的物理教案
圆形运动中的物理教案。
在物理教育中,圆形运动也是一个重要的内容。
因为圆形运动涉及到旋转角速度、线速度、离心力、向心力等概念,是学生理解物理知识比较困难的一个部分。
因此,在进行圆形运动的教学过程中,我们应该采用一些有效的教学方法,帮助学生更好地理解这些概念。
1.引入课题我们应该引入课题,指出圆形运动的重要性和意义。
例如可以介绍一些实际生活中的例子,说明圆形运动是如何影响我们的生活的,例如车轮为什么要是圆形的等。
2.讲解概念接下来,我们要将圆形运动的相关概念讲解清楚。
例如旋转角速度、线速度、离心力和向心力等。
讲解时,可以采用具体的实例来帮助学生更好地理解,例如将学生请到操场上,让他们自行设计一个小圆形游戏,并在过程中引入相关概念,通过使用具体的实例,学生可以更好地掌握这些概念。
3.实验演示在讲解完概念后,我们可以进行一些实验演示。
例如让学生研究小车在圆形轨道上运动的情况,通过实际的观察和实验,学生可以更好地理解圆形运动的相关知识。
实验时,我们还可以让学生自己动手设计实验,以此提高他们的思维能力和动手能力。
4.小组讨论当学生掌握了基本的圆形运动概念后,我们可以组织小组讨论,让学生根据自己的理解,提出一些有趣的问题,例如:小车在圆形轨道上速度越快,向心力会越大吗?圆形轨道的半径变大时,离心力会变大还是变小?等等。
通过小组讨论,学生可以更好地理解并深入思考这些概念。
5.课堂小结在教学过程的结束时,我们需要对所学的内容进行小结。
可以调用一些媒体资源,例如图片、视频等形式,加深学生对圆形运动的理解。
同时,还可以安排一些小测验,以检测学生掌握的情况,并针对学生掌握不足的地方进行强化教学。
圆形运动是一个非常重要的物理知识点,在进行教学时,我们要注重运用多种教学方法,增强学生的学习兴趣,并通过实验演示等形式,使学生更加深入理解这个概念。
圆形运动的教学需要引发学生自主思考,以此提高学生的综合素质。
1.3 圆周运动和相对运动
oR
第1章 质点运动学
10
at
B
vA
A (t )
作者
杨
鑫
1.3 圆周运动和相对运动
Δv dv d s E v D lim 2 v B v Δt 0 Δt dt d t Δv tF v n A 2 C dv d s a t 2 v ( t t ) dt d t B B
2
第1章 质点运动学
11
at
杨
当Δt 0时 切线
方 向
作者 鑫
方向 Δvt 极限方向
oR (t )
vA at A
1.3 圆周运动和相对运动
2. a n 的物理意义
Δv n a n lim Δ t 0 Δ t ΔOAB ΔCDF vA | Δ vn |
n
法 向 加 速 度
二、圆周运动的角量描述 1.角量
杨 鑫 演示:皮带传动 演示:角量方向
第1章 质点运动学
17
作者
1.3 圆周运动和相对运动
第1章 质点运动学
18
(4) 平均角加速度 瞬 时 角 角 加 加 速 速 度 t 度
2 d d θ
,利用 2.圆周 (1)已知 运动两 求导法求 ?, ? 类基本 (2)已知 及初始条件, 利 问 题 用积分法求 ?, ?
三、相对运动
v u a a0
作者 杨 鑫
r r r
P
0
u
v
P r O r a z r O' x' x
静 止
0 z'
S y S ' y'
圆周运动教案高中物理
圆周运动教案高中物理
教学目标:
1. 理解圆周运动的基本概念和物理规律;
2. 掌握计算圆周运动的相关物理量的方法;
3. 能够应用圆周运动的知识解决实际问题。
教学内容:
1. 圆周运动的基本概念;
2. 平均速度和瞬时速度的关系;
3. 圆周运动的加速度;
4. 离心力和向心力的概念。
教学过程:
1. 导入:通过展示一个人在旋转木马上的动作引入圆周运动的概念;
2. 讲解圆周运动的基本概念,并介绍平均速度和瞬时速度的区别;
3. 引入圆周运动的加速度,讲解圆周运动中的加速度公式,并进行相关计算练习;
4. 探讨离心力和向心力的概念,并进行实验演示;
5. 总结圆周运动的相关知识点,并进行课堂练习。
教学资料:
1. PowerPoint演示文稿;
2. 实验器材:旋转木马、绳子、小物体等。
教学评估:
1. 课堂练习:让学生进行课堂练习,检测他们对圆周运动的理解程度;
2. 实验报告:要求学生进行一个圆周运动实验,并撰写实验报告,评价他们对圆周运动的掌握情况。
教学延伸:
1. 让学生自行设计一个圆周运动实验,并进行展示;
2. 结合实际生活中的圆周运动现象,让学生进行案例分析和讨论。
教学反馈:
1. 收集学生的课堂练习和实验报告,对其进行评价和反馈;
2. 进行课后跟踪,通过小测验检查学生对圆周运动知识的掌握情况。
教学过程中引导学生主动探索和思考,激发学生的学习兴趣,培养学生的创新能力和实际解决问题的能力。
圆周运动中线速度的相对性分析
教育论坛Education BBS■ 邓韬毅圆周运动中线速度的相对性分析摘要:圆周运动是物理学中的重点和难点,在对圆周运动有充分了解之后,能够解释很多有关圆弧的运动性问题。
在学习圆周运动过程中,我们会学习到许多与速度有一定关系的数学符号,如线速度v、角速度w 等,在以前对速度的学习中,我们已经得知速度具有一定的相对性,那么在圆周运动当中,线速度具有相对性吗,其所具有的相对性又是相对什么而言的呢,本文根据以上两个问题进行具体的分析。
关键词:圆周运动;线速度;相对性;分析圆周运动是物体诸多运动形式中常见的一种运动形式,也是高中物理的重点学习内容之一,其概念主要是:某一物体绕着一固定点做运动,在任意时刻,该运动物体距离该固定点的距离长度均为固定值,该物体的运动就被称为圆周运动,该固定点就被称为圆心,运动物体距离该固定点的距离就称为半径。
在生活中,有很多现象都与圆周运动有一定的关系,可以用圆周运动的相关定理去解释其现象。
如火车过弯道、在游乐园乘坐摩天轮等。
下面对圆周运动中线速度进行具体了解,并分析其相对性。
1圆周运动中的线速度线速度是描述物体做圆周运动的一个常见的物理量,其主要是指一物体在做圆周运动时在某一点的速度大小及方向。
在高中物理关于圆周运动的知识内容中,我们主要学习的是匀速圆周运动的知识,顾名思义,即做圆周运动的物体其线速度的大小为恒定的,但是,容易造成学习者忽略的是,无论运动物体做的是否为匀速圆周运动,其线速度的方向都是时刻变化的,且速度方向总是与该时刻物体所在的点的位置的切线方向。
一般来说,线度v=L/t=2πr/t=wr=2πnr(w为匀速圆周运动得角速度,n为频率、r代表圆的半径)。
[1]2圆周运动中的线速度相对性分析在高中物理中有许多关于线速度的知识内容,其中有许多容易造成学生忽略的知识点,下面,笔者根据自己的学习经验,就人民教育出版社出版的高中物理教材中的两道与圆周运动有关的物理题进行了分析,找出了容易出错的地方。
圆周运动教案(最新7篇)
圆周运动教案(最新7篇)圆周运动教案篇一一、教学目标知识与技能1、知道什么是圆周运动,什么是匀速圆周运动。
2、知道线速度的物理意义、定义式、矢量性,知道匀速圆周运动线速度的特点。
3、知道角速度的物理意义、定义式及单位,了解转速和周期的意义。
4、掌握线速度和角速度的关系,掌握角速度与转速、周期的关系。
5、能在具体的情景中确定线速度和角速度与半径的关系。
过程与方法1、通过线速度的平均值以及瞬时值的学习使学生体会极限法在物理问题中的应用,让学生体验用比较的观点、联系的观点分析问题的方法。
情感态度与价值观1、通过对圆周运动知识的学习,培养学生对同一问题多角度进行分析研究的习惯。
二、重点、难点重点:线速度、角速度、周期的概念及引入的过程,掌握它们之间的联系。
难点:1、理解线速度、角速度的物理意义及概念引入的必要性。
2、让学生分析传动装置中主动轮、被动轮上各点的线速度、角速度的关系。
三、教学过程(一)复习回顾师、某物体做曲线运动,如何确定物体在某一时刻的速度方向呢?生:质点在某一点的速度方向沿曲线在这一点的切线方向。
(二)新课引入师:今天这节课我们来学习一个在日常生活常见的曲线运动____圆周运动,那么什么叫圆周运动呢?生:物体沿着圆周的运动叫做圆周运动。
师:组织学生举一些生产和生活中物体做圆周运动的实例。
生1:行驶中的汽车轮子。
生2:公园里的“大转轮”。
生3:自行车上的各个转动部分。
生4:时钟的分针或秒针上某一点的运动轨迹是圆周。
师:演示1:用事先准备好的用细线拴住的小球,演示水平面内的圆周运动,提醒学生注意观察小球运动轨迹有什么特点?演示2:教师在讲台上转动微型电风扇,让学生观察电风扇叶片的转动,注意观察用红色胶带选定的点的运动轨迹有什么特点?生:它们的轨迹都是一个圆周。
师:很好,以上我们所观察的两个物体,它们的运动轨迹都是一个圆,物体沿着圆周的运动我们称它为圆周运动,在日常生活中,圆周运动是一种常见的运动,那么什么样的圆周运动最简单呢?师:最简单的直线运动是匀速直线运动。
高考物理一轮复习第四章第4节圆周运动学案含解析
第4节 圆周运动一、圆周运动及其描述 1.匀速圆周运动(1)定义:做圆周运动的物体,若在相等的时间内通过的圆弧长相等,就是匀速圆周运动。
(2)速度特点:速度的大小不变,方向始终与半径垂直。
[注1] 2.描述圆周运动的物理量二、匀速圆周运动的向心力1.作用效果:向心力产生向心加速度,只改变速度的方向,不改变速度的大小。
2.大小:F =ma =m v 2r =mr ω2=mr 4π2T2=mr 4π2n 2=m ωv 。
3.方向:始终沿半径方向指向圆心,时刻在改变,即向心力是一个变力。
4.来源:向心力可以由一个力提供,也可以由几个力的合力提供,还可以由一个力的分力提供。
三、离心现象1.定义:做圆周运动的物体,在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动。
2.本质:做圆周运动的物体,由于本身的惯性,总有沿着圆周切线方向飞出去的趋势。
3.受力特点(1)当F =m ω2r 时,物体做匀速圆周运动,如图所示; (2)当F =0时,物体沿切线方向飞出;(3)当F <m ω2r 时,物体逐渐远离圆心,F 为实际提供的向心力。
[注5]【注解释疑】[注1] 匀速圆周运动是变速运动,“匀速”指的是速率不变。
[注2] 线速度与角速度的对比理解线速度侧重于描述物体沿圆弧运动的快慢,角速度侧重于描述物体绕圆心转动的快慢。
[注3] 转速n 和频率f 含义相同,只是单位不同。
[注4] 向心加速度的方向也在时刻改变。
[注5] 物体做匀速圆周运动还是偏离圆形轨道完全是由实际提供的向心力和所需的向心力间的大小关系决定的。
[深化理解]1.对公式v =ωr 的理解 (1)当r 一定时,v 与ω成正比。
(2)当ω一定时,v 与r 成正比。
(3)当v 一定时,ω与r 成反比。
2.对a =v 2r=ω2r 的理解(1)当v 一定时,a 与r 成反比。
(2)当ω一定时,a 与r 成正比。
1圆周运动教案范文
1圆周运动教案范文一、教学目标:1.了解圆周运动的定义和特征;2.能够正确描述圆周运动的物理量和运动规律;3.能够应用相关公式和概念解决圆周运动相关问题;4.培养学生观察、实验和推理等思维能力。
二、教学重难点:1.圆周运动的概念及特征;2.圆周运动的物理量和运动规律;3.圆周运动相关公式的应用。
三、教学内容与过程:1.通过展示图片或视频等,引出圆周运动的概念。
2.让学生回顾并复习课本关于匀速直线运动的内容,了解匀速和加速度的概念。
3.教师带领学生进行实验,用一根绳子和一块重物进行圆周运动的实验,观察实验现象并记录。
4.结合实验结果,引出圆周运动的物理量,包括圆周运动的角速度、线速度、周期和频率等。
5.讲解圆周运动的运动规律,包括匀速圆周运动的物理量和运动规律,以及加速圆周运动的物理量和运动规律。
6.练习与巩固:作业册上的相关习题,学生自主解答。
7.结束与反思:让学生带学习的疑问,并讨论圆周运动的实际应用。
四、教学资源准备:1.展示图片或视频等,引导学生了解圆周运动的概念。
2.绳子和重物,用于进行圆周运动实验。
3.习题册,用于课堂练习和作业。
五、教学评估与反馈:1.教师观察学生在实验和练习中的表现,给予及时的反馈。
2.对学生的作业进行批改,并及时和学生讨论解题思路和方法。
3.布置课后作业,检查学生对圆周运动的理解和应用能力。
六、教学延伸:1.可以引导学生进行更复杂的圆周运动实验,包括不同半径和不同初始速度的圆周运动实验。
2.带领学生研究圆周运动的相关公式推导,深入探索其物理原理。
3.引导学生思考圆周运动在日常生活和工程中的应用,例如车轮的转速和机械传动的原理等。
论圆盘上做匀速圆周运动的物体相对圆盘的运动趋势
所以从以上的证明可知,当静摩擦力消失的那一瞬间,OCB 其实是在同一直线上的,所以, 物块相对于圆盘的运动趋势的方向是沿着半径指向外的,当然静摩擦力的方向就是沿着半 径指向圆心的。 2. 从参考系入手分析 在物块随着圆盘转动的过程中,我们如果以圆盘来作为物块运动的参考系,那物块相 对于圆盘是静止的,我们选择的这个参考系为非惯性参考系,所以相对圆盘静止的物体受 到的力应该有四个力,分别为:竖直方向上:自身的重力,圆盘对物体的支持力,沿着半 径指向圆心的静摩擦力,沿着半径指向外的惯性力的作用,在这四个力的作用下,物体相 对于圆盘处于静止状态,合力为零。在圆盘和物体一同做圆周运动的某个时刻,当静摩擦 突然消失,很明显可以看到,物块还受三个力的作用,剩下这三个力的合力即为惯性力, 而惯性力的方向又是沿着半径指向外的, 所以物体此时相对于圆盘的运动是沿着半径向外, 而并非沿着线速度的方向。 从以上的分析我们可知,正确的把握参考系,合理的选择参考系,对于我们正确解决 问题,快速解决问题,都有意想不到的效果。参考系的问题看似简单,大多时候都是以地 面来作为参考系, 学生往往容易忽略其他物体作为参考系的情况, 但恰恰就是在有些时候, 选择其他的物体作为参考系,才会有事半功倍的效果。
C
B
,AOC ,物体和圆盘原来的角速度为 , AB 源自COA
则:tan
R
Rt t , R
图2
由圆周运动知识可知: t ,并且由数学关系可知:当时间t 0 ,
sin tan ,
也即有:tan t 所以tan 故:
tan
例:如图 1 所示,一圆盘可绕通过圆盘中心 O 且垂直于盘面的竖直轴转动,在圆盘上 放置一小木块 A,它随圆盘一起做匀速圆周运动。则关于木块 A 的受力,下列说法正确的 是( ) A.木块 A 受重力、支持力和向心力 B.木块 A 受重力、支持力和静摩擦力,静摩擦力的方向指向圆心 C.木块 A 受重力、支持力和静摩擦力,静摩擦力的方向与木块运动方向相反 D.木块 A 受重力、支持力和静摩擦力,静摩擦力的方向与木块运动方向相同 从该题的答题情况来看, 着眼于圆周运动知识的学生大多都是选了正确的选项 B, 因 为他们始终坚持 “匀速圆周运动的物体需要指向圆心的合力来充当向心力” , 只有 B 选项, 求解出来的合力才是指向圆心的。当然也有另外一大部分同学选了 C 选项,他们认为:结 合必修一所讲授的内容,静摩擦力的方向与相对运动的趋势方向相反,然而在某点线速度 的方向为该点的切线方向,木块相对于圆盘的运动趋势方向就是线速度的方向,所以静摩 擦力的方向应该是与木块运动方向相反的。 从选择了 C 选项的学生来看,他们是利用了“从相对运动趋势的方向去决定静摩擦力 的方向”这种思路。但是有一个问题是,在这样的一种模型中,物体相对与圆盘的运动趋 势方向是与线速度方向相同的吗?当然对于选择了 C 的那部分学生又会有这样的回答:如 果接触面突然变光滑, 那么物体 A 就不会跟着做圆周运动, 而是沿着切线方向做匀速直线, 所以这样来讲,相对运动趋势的方向应该就是该点的切线方向。 对于以上的回答,学生还是按照常规思维:先假设接触面光滑→判断相对运动方向→ 得出相对运动趋势方向→得到静摩擦力的方向。 当然这其中的分析还是存在一个问题:参考 系。学生分析相对运动方向的时候,误把物块相对于地面的运动方向当成了物块与圆盘的 运动方向,以致得出了错误的分析结果。下面就从两个方面来正确讨论该模型下物块相对 于圆盘的运动趋势的方向。 1. 从相对运动趋势着手 还是从基本的相对运动趋势入手,去寻找在该模型中静摩擦力的方向。要想找到物块
物体的圆周运动实验探究
物体的圆周运动实验探究圆周运动是物体在一个确定中心点周围旋转的运动方式,它广泛应用于日常生活和科学实验中。
本文将探讨物体的圆周运动实验以及其背后的原理和应用。
一、实验目的本实验的主要目的是通过观察和测量物体的圆周运动,了解圆周运动的特性和规律。
具体目标如下:1. 掌握圆周运动的基本概念和术语;2. 了解圆周运动的速度和加速度的关系;3. 探究半径和速度之间的关系;4. 了解弦长变化对圆周运动的影响;5. 通过实验验证理论计算结果。
二、实验材料和装置本实验所需材料和装置如下:1. 一根细线或细绳;2. 一个小物体,例如钥匙或钱币;3. 一把卷尺或尺子。
三、实验步骤1. 将细线或细绳固定在水平桌面上的一个点上,并确保绳子张力适当。
2. 绑定一个小物体在绳子一侧,并确定它与固定点之间的初始距离(半径)。
3. 以一个恒定的初始速度将小物体沿绳子方向推开,使其开始做圆周运动。
4. 通过计时器记录小物体完成一个完整圆周运动所需的时间。
5. 重复上述步骤多次,分别改变小物体的质量、半径和初始速度,并记录相应的数据。
四、实验数据记录与分析根据实验步骤中所记录的数据,我们可以进行以下数据分析:1. 圆周运动的周期(T)可以通过记录小物体完成一个完整圆周运动所需的时间来计算。
周期与圆周运动速度(V)的关系为:T =2πD/V。
其中D为圆的直径,也等于2倍的半径。
2. 圆周运动的速度与半径存在一定的关系。
当半径较大时,圆周运动速度相对较小;当半径较小时,圆周运动速度相对较大。
这可以由速度与半径的反比关系来进行解释。
3. 圆周运动的加速度与半径之间也存在一定的关系。
加速度与半径的平方成反比,即a ∝ 1/r^2。
这意味着当半径越大时,加速度越小;当半径越小时,加速度越大。
五、实验结果与讨论通过实验数据的记录和分析,我们可以得出以下结论:1. 在圆周运动过程中,周期与速度成反比,速度与半径成正比。
这符合圆周运动的基本规律。
圆周运动相对运动
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1.2 圆周运动 二、圆周运动的加速度
法向单位矢量 切向和法向单位矢量构成了自然坐标(natural coordinates)基矢。 运动质点的速度始终沿轨迹的切线方向,采用自 然坐标速度可以表示为
21
R
在地面观察
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1.3 相对运动 例题 如图示,汽车在雨中以速度v1运动,雨滴的速度 为v2,雨滴的方向与垂直方向成角(参见图),问车 v1 速为多大时物体A刚好不被雨淋湿? v 解:依照题意作图,由运 2 v 动的相对性
v2 v1 v
o t 1 2 t)dt o
1.2 圆周运动 质点角速度也是矢量,符合右手定则。 角速度与速度都反映了质点作圆周运动时空间位 置变化的快慢程度。两者是相互关联的。质点作圆周 运动时r为常量 s r y v
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第一章 质点运动学 1-2 圆周运动
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1.2 圆周运动
圆周运动是非常常见的一种运动形式,台风、涡 旋气流、涡旋星云等都是作圆周运动
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1.2 圆周运动
一、圆周运动的速度、加速度 质点作圆周运动时,可采用角坐标描述质点的 位置,类似的质点位置的变化可以用角位移表示
考虑到线速度沿圆周切线 方向,有
ds d r v r dt dt
r
高中物理圆周运动教案
高中物理圆周运动教案2020高中物理圆周运动教案大全一圆周运动一、考纲要求1.掌握描述圆周运动的物理量及它们之间的关系2.理解向心力公式并能应用;了解物体做离心运动的条件.二、知识梳理1.描述圆周运动的物理量(1)线速度:描述物体圆周运动快慢的物理量.v= = .(2)角速度:描述物体绕圆心转动快慢的物理量.ω= = .(3)周期和频率:描述物体绕圆心转动快慢的物理量.T= ,T= .(4)向心加速度:描述速度方向变化快慢的物理量.an=rω2= =ωv= r.2.向心力(1)作用效果:产生向心加速度,只改变速度的方向,不改变速度的大小.(2)大小:F=m =mω2r=m =mωv=4π2mf2r(3)方向:总是沿半径方向指向圆心,时刻在改变,即向心力是一个变力.(4)来源:向心力可以由一个力提供,也可以由几个力的合力提供,还可以由一个力的分力提供.3.匀速圆周运动与非匀速圆周运动(1)匀速圆周运动①定义:线速度大小不变的圆周运动 .②性质:向心加速度大小不变,方向总是指向圆心的变加速曲线运动.③质点做匀速圆周运动的条件合力大小不变,方向始终与速度方向垂直且指向圆心.(2)非匀速圆周运动①定义:线速度大小、方向均发生变化的圆周运动.②合力的作用a.合力沿速度方向的分量Ft产生切向加速度,Ft=mat,它只改变速度的方向.b.合力沿半径方向的分量Fn产生向心加速度,Fn=man,它只改变速度的大小.4.离心运动(1)本质:做圆周运动的物体,由于本身的惯性,总有沿着圆周切线方向飞出去的倾向.(2)受力特点(如图所示)①当F=mrω2时,物体做匀速圆周运动;②当F=0时,物体沿切线方向飞出;③当F为实际提供的向心力.④当F>mrω2时,物体逐渐向圆心靠近,做向心运动.三、要点精析1.圆周运动各物理量间的关系2.对公式v=ωr和a= =ω2r的理解(1)由v=ωr知,r一定时,v与ω成正比;ω一定时,v与r成正比;v一定时,ω与r成反比.(2)由a= =ω2r知,在v一定时,a与r成反比;在ω一定时,a与r成正比.3.常见的三种传动方式及特点(1)皮带传动:如图甲、乙所示,皮带与两轮之间无相对滑动时,两轮边缘线速度大小相等,即vA=vB.(2)摩擦传动:如图甲所示,两轮边缘接触,接触点无打滑现象时,两轮边缘线速度大小相等,即vA=vB.(3)同轴传动:如图乙所示,两轮固定在一起绕同一转轴转动,两轮转动的角速度大小相等,即ωA=ωB.4.向心力的来源向心力是按力的作用效果命名的,可以是重力、弹力、摩擦力等各种力,也可以是几个力的合力或某个力的分力,因此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力.5.向心力的确定(1)先确定圆周运动的轨道所在的平面,确定圆心的位置.(2)再分析物体的受力情况,找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力.6.圆周运动中的临界问题临界问题广泛地存在于中学物理中,解答临界问题的关键是准确判断临界状态,再选择相应的规律灵活求解,其解题步骤为:(1)判断临界状态:有些题目中有“刚好”“恰好”“正好”等字眼,明显表明题述的过程存在着临界点;若题目中有“取值范围”“多长时间”“多大距离”等词语,表明题述的过程存在着“起止点”,而这些起止点往往就是临界状态;若题目中有“最大”“最小”“至多”“至少”等字眼,表明题述的过程存在着极值,这个极值点也往往是临界状态.(2)确定临界条件:判断题述的过程存在临界状态之后,要通过分析弄清临界状态出现的条件,并以数学形式表达出来.(3)选择物理规律:当确定了物体运动的临界状态和临界条件后,对于不同的运动过程或现象,要分别选择相对应的物理规律,然后再列方程求解.7.竖直平面内圆周运动的“轻绳、轻杆”[模型概述]在竖直平面内做圆周运动的物体,运动至轨道最高点时的受力情况可分为两类.一是无支撑(如球与绳连接,沿内轨道的“过山车”等),称为“轻绳模型”;二是有支撑(如球与杆连接,小球在弯管内运动等),称为“轻杆模型”.[模型条件](1)物体在竖直平面内做变速圆周运动.(2)“轻绳模型”在轨道最高点无支撑,“轻杆模型”在轨道最高点有支撑.[模型特点]该类问题常有临界问题,并伴有“最大”“最小”“刚好”等词语,现对两种模型分析比较如下:绳模型杆模型常见类型均是没有支撑的小球均是有支撑的小球过最高点的临界条件由mg=m 得v临= 由小球恰能做圆周运动得v临=0 讨论分析 (1)过最高点时,v≥ ,FN+mg=m ,绳、圆轨道对球产生弹力FN(2)不能过最高点时,v< ,在到达最高点前小球已经脱离了圆轨道 (1)当v=0时,FN=mg,FN为支持力,沿半径背离圆心(2)当0 时,FN+mg=m ,FN指向圆心并随v的增大而增大四、典型例题1.质量为m的小球由轻绳a、b分别系于一轻质木架上的A和C点,绳长分别为la、lb,如图所示,当轻杆绕轴BC以角速度ω匀速转动时,小球在水平面内做匀速圆周运动,绳a在竖直方向,绳b在水平方向,当小球运动到图示位置时,绳b被烧断的同时轻杆停止转动,则(? )A.小球仍在水平面内做匀速圆周运动B.在绳b被烧断瞬间,绳a中张力突然增大C.若角速度ω较小,小球在垂直于平面ABC的竖直平面内摆动D.绳b未被烧断时,绳a的拉力大于mg,绳b的拉力为mω2lb 答案BC解析根据题意,在绳b被烧断之前,小球绕BC轴做匀速圆周运动,竖直方向上受力平衡,绳a的拉力等于mg,D错误;绳b被烧断的同时轻杆停止转动,此时小球具有垂直平面ABC向外的速度,小球将在垂直于平面ABC的平面内运动,若ω较大,则在该平面内做圆周运动,若ω较小,则在该平面内来回摆动,C 正确,A错误;绳b被烧断瞬间,绳a的拉力与重力的合力提供向心力,所以拉力大于小球的重力,绳a中的张力突然变大了,B正确.2.下列关于匀速圆周运动的说法,正确的是(? )A.匀速圆周运动的速度大小保持不变,所以做匀速圆周运动的物体没有加速度B.做匀速圆周运动的物体,虽然速度大小不变,但方向时刻都在改变,所以必有加速度C.做匀速圆周运动的物体,加速度的大小保持不变,所以是匀变速曲线运动 D.匀速圆周运动加速度的方向时刻都在改变,所以匀速圆周运动一定是变加速曲线运动答案BD解析速度和加速度都是矢量,做匀速圆周运动的物体,虽然速度大小不变,但方向时刻在改变,速度时刻发生变化,必然具有加速度.加速度大小虽然不变,但方向时刻在改变,所以匀速圆周运动是变加速曲线运动.故本题选B、D.3.雨天野外骑车时,在自行车的后轮轮胎上常会粘附一些泥巴,行驶时感觉很“沉重”.如果将自行车后轮撑起,使后轮离开地面而悬空,然后用手匀速摇脚踏板,使后轮飞速转动,泥巴就被甩下来.如图所示,图中a、b、c、d为后轮轮胎边缘上的四个特殊位置,则(? )A.泥巴在图中a、c位置的向心加速度大于b、d位置的向心加速度B.泥巴在图中的b、d位置时最容易被甩下来C.泥巴在图中的c位置时最容易被甩下来D.泥巴在图中的a位置时最容易被甩下来答案C解析当后轮匀速转动时,由a=Rω2知a、b、c、d四个位置的向心加速度大小相等,A错误.在角速度ω相同的情况下,泥巴在a点有Fa+mg=mω2R,在b、d两点有Fb=Fd=mω2R,在c点有Fc-mg=mω2R.所以泥巴与轮胎在c位置的相互作用力最大,最容易被甩下来,故B、D错误,C正确.4.如图所示,在双人花样滑冰运动中,有时会看到被男运动员拉着的女运动员离开地面在空中做圆锥摆运动的精彩场面,目测体重为G的女运动员做圆锥摆运动时和水平冰面的夹角约为30°,重力加速度为g,估算该女运动员(? )A.受到的拉力为 GB.受到的拉力为2GC.向心加速度为 gD.向心加速度为2g 答案B解析对女运动员受力分析,由牛顿第二定律得,水平方向FTcos 30°=ma,竖直方向FTsin 30°-G=0,解得FT=2G,a= g,A、C、D错误,B正确.5.如图所示,光滑水平面上,小球m在拉力F作用下做匀速圆周运动.若小球运动到P点时,拉力F发生变化,下列关于小球运动情况的说法正确的是(? )A.若拉力突然消失,小球将沿轨道Pa做离心运动B.若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pa做离心运动C.若拉力突然变大,小球将沿轨迹Pb做离心运动D.若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pc运动答案A解析在水平面上,细绳的拉力提供m所需的向心力,当拉力消失,物体受力合为零,将沿切线方向做匀速直线运动,故A正确.当拉力减小时,将沿pb轨道做离心运动,故BD错误当拉力增大时,将沿pc轨道做近心运动,故C错误.故选:A.6.(多选)如图(a)所示,小球的初速度为v0,沿光滑斜面上滑,能上滑的最大高度为h.在图(b)中,四个小球的初速度均为v0,在A中,小球沿一光滑轨道内侧向上运动,轨道半径大于h;在B中,小球沿一光滑轨道内侧向上运动,轨道半径小于h;在C中,小球沿一光滑轨道内侧向上运动,轨道直径等于h;在D 中,小球固定在轻杆的下端,轻杆的长度为h的一半,小球随轻杆绕O点向上转动.则小球上升的高度能达到h的有 (? )答案AD解析A中,RA>h,小球在轨道内侧运动,当v=0时,上升高度h<ra,故不存在脱轨现象,a满足题意;d中轻杆连着小球在竖直平面内运动,在最高点时有v=0,此时小球恰好可到达最高点,d满足题意;而b、c都存在脱轨现象,脱轨后最高点速度不为零,因此上升高度h′<h,故应选a、d.< p="">7.如图所示,长为L的细绳一端固定,另一端系一质量为m的小球.给小球一个合适的初速度,小球便可在水平面内做匀速圆周运动,这样就构成了一个圆锥摆,设细绳与竖直方向的夹角为θ.下列说法中正确的是 (? )A.小球受重力、绳的拉力和向心力作用B.小球做圆周运动的半径为LC.θ越大,小球运动的速度越大D.θ越大,小球运动的周期越大答案C解析小球只受重力和绳的拉力作用,合力大小为F=mgtan θ,半径为R=Lsin θ,A、B错误;小球做圆周运动的向心力是由重力和绳的拉力的合力提供的,则mgtan θ=m ,得到v=sin θ ,θ越大,小球运动的速度越大,C正确;周期T= =2π ,θ越大,小球运动的周期越小,D错误.8.如图所示,足够长的斜面上有a、b、c、d、e五个点,ab=bc=cd=de,从a点水平抛出一个小球,初速度为v时,小球落在斜面上的b点,落在斜面上时的速度方向与斜面夹角为θ;不计空气阻力,初速度为2v时(? )A.小球可能落在斜面上的c点与d点之间B.小球一定落在斜面上的e点C.小球落在斜面时的速度方向与斜面夹角大于θD.小球落在斜面时的速度方向与斜面夹角也为θ 答案BD解析设ab=bc=cd=de=L0,斜面倾角为α,初速度为v时,小球落在斜面上的b 点,则有L0cos α=vt1,L0sin α= .初速度为2v时,则有Lcos α=2vt2,Lsin α= ,联立解得L=4L0,即小球一定落在斜面上的e点,选项B正确,A 错误;由平抛运动规律可知,小球落在斜面时的速度方向与斜面夹角也为θ,选项C错误,D正确.9.物体做圆周运动时所需的向心力F需由物体运动情况决定,合力提供的向心力F供由物体受力情况决定.若某时刻F需=F供,则物体能做圆周运动;若F 需>F供,物体将做离心运动;若F需(1)为保证小球能在竖直面内做完整的圆周运动,在A点至少应施加给小球多大的水平速度?(2)在小球以速度v1=4 m/s水平抛出的瞬间,绳中的张力为多少?(3)在小球以速度v2=1 m/s水平抛出的瞬间,绳中若有张力,求其大小;若无张力,试求绳子再次伸直时所经历的时间.答案(1) ?m/s (2)3 N (3)无张力,0.6 s解析(1)小球做圆周运动的临界条件为重力刚好提供最高点时小球做圆周运动的向心力,即mg=m= ,解得v0= = m/s.(2)因为v1>v0,故绳中有张力.根据牛顿第二定律有FT+mg=m ,代入数据得绳中张力FT=3 N.(3)因为v210.在高级沥青铺设的高速公路上,汽车的设计时速是108 km/h.汽车在这种路面上行驶时,它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6倍.(1)如果汽车在这种高速公路的水平弯道上拐弯,假设弯道的路面是水平的,其弯道的最小半径是多少?(2)如果高速公路上设计了圆弧拱形立交桥,要使汽车能够以设计时速安全通过圆弧拱桥,这个圆弧拱形立交桥的半径至少是多少?(取g=10 m/s2)答案(1)150 m (2)90 m解析(1)汽车在水平路面上拐弯,可视为汽车做匀速圆周运动,其向心力由车与路面间的静摩擦力提供,当静摩擦力达到最大值时,由向心力公式可知这时的半径最小,有Fmax=0.6mg=m ,由速度v=108 km/h=30 m/s得,弯道半径rmin=150 m.(2)汽车过圆弧拱桥,可看做在竖直平面内做匀速圆周运动,到达最高点时,根据向心力公式有mg-FN=m .为了保证安全通过,车与路面间的弹力FN必须大于等于零,有mg≥m ,则R≥90 m.11.游乐园的小型“摩天轮”上对称地分布着8个吊篮,每个吊篮内站着一个质量为m的同学,如图所示,“摩天轮”在竖直平面内逆时针匀速转动,若某时刻转到顶点a上的甲同学让一小重物做自由落体运动,并立即通知下面的同学接住,结果重物开始下落时正处在c处的乙同学恰好在第一次到达最低点b处时接到重物,已知“摩天轮”半径为R,重力加速度为g,不计空气阻力.求:(1)接住重物前,重物自由下落的时间t.(2)人和吊篮随“摩天轮”运动的线速度大小v.(3)乙同学在最低点处对吊篮的压力FN.答案(1)2(2)(3)(1+ )mg;竖直向下解析(1)由运动学公式:2R= gt2,t=2 .2020高中物理圆周运动教案大全二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,它就是圆周运动的物体所受的向心力。
圆周运动教学设计
圆周运动教学设计仙桃中学罗发敏【教材分析】圆周运动属于牛顿运动定律的应用教学,不仅是曲线运动复习的重点,也直接会影响万有引力定律的复习。
而且也涉及后续的带电粒子在电磁场中做圆周运动的复习。
【学情分析】圆周运动是日常生活中的常见现象,但学生对此并没有深刻的了解。
他们往往能够直观感觉到物体在做圆周运动,但并不知道如何分析这一运动现象。
【教学目标】1.知识与技能(1)会在具体问题中分析向心力的来源,并能应用公式计算.(2)能理解运用圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例.2.过程与方法⑴培养学生自主学习的能力。
(2)采用分组讨论、合作探究的方法,培养学生与他人交流、协作的能力以及科学探究能力。
(3)通过展示视频和实验,培养学生的观察能力。
(4)通过对实例和例题的分析,培养学生应用知识的能力和计算能力。
3.情感态度与价值观⑴渗透“学以致用”的思想,体会学习的快乐,激发学生的学习热情和兴趣。
⑵鼓励学生探究日常生活中的圆周运动,培养其参与科技活动的热情和将物理知识应用于生活和生产实践的意识。
(3)将圆周运动和生活类比,帮学生树立积极向上的生活态度。
【重点难点】重点:会在具体问题中分析向心力的来源,并结合牛顿运动定律求解有关问题.难点:确定物体做圆周运动的平面,确定圆心和半径,向心力的确定。
【设计思想】本节课将在学生原有知识和生活经验的基础上,以力为主线,通过竖直面和水平面内圆周运动例题分析,视屏,实验和探究完成整节课的教学内容,使学生掌握圆周运动动力学特征,并能运用牛顿第二定律来求解圆周运动中问题。
【教学重点】会在具体问题中分析向心力的来源,并结合牛顿运动定律求解有关问题.【教学方法】讲授、分组讨论、实验、探究【学习方法】自主学习、交流合作、共同探究【教学仪器】多媒体计算机、自制实验装置【教学过程】引入:简述复习范围,直奔复习主题一.向心力1.向心力的大小:F= mv 2/r= mr ω22.向心力的方向:始终指向圆心3.向心力特点:按效果命名的力。
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对圆周运动中观察相对运动趋势的实验设计
摘要:为了解决匀速圆周运动中相对运动趋势方向较难理解的问题,从实验的角度进行设计,给学生以直观的感受,帮助学生解决这个难点。
关键词:匀速圆周运动;相对运动趋势
高中物理必修2新课程实验教科书上第22页的问题与练习上有这么一题:一个圆盘在水平面内做匀速转动,角速度是4rad/s。
盘面上距圆盘中心0.10m的位置有一个质量为0.10kg的小物体能够随圆盘一起运动,(1)求小物体做匀速圆周运动时向心力的大小。
(2)关于小物体的向心力,甲、乙两人有不同的意见:甲认为该向心力等于圆盘对小物体的静摩擦力,指向圆心;乙认为小物体有向前运动的趋势,静摩擦力方向和相对运动趋势方向相反,即向后,而不是和运动方向垂直,因此向心力不可能是静摩擦力。
你的意见是什么?说明理由。
对于这题的第(2)问,答案是甲对的,但乙同学的解释学生不理解,一个物体置于圆盘上在水平面上匀速转动,此时物体的向心力是由静摩擦力提供。
由于受到思维定势的影响,学生对物体维持匀速圆周运动所需的向心力是物体与台面间的静摩擦力感到迷惑;静摩擦力方向与物体的相对运动趋势方向相反,假如物体不受摩擦力,物体将沿切线方向向后,为什么静摩擦力的方向会沿半径指向圆心?学生产生这种模糊概念的主要原因,在于他们不理解摩擦力产生于相对台面运动的趋势,如果物体的运动是相对于地面,那么
地面上的观察者见到物体沿切线方向运动,但物体相对于台面的运动趋势不是沿切线方向,而是沿着半径向外,因此物体与台面之间的摩擦力是沿半径方向指向圆心,与物体的运动方向垂直。
为了给学生一个直观的感受,下面设计几种实验方法来说明。
方法一、利用刷子演示
a.实验思路
刷子是显示静摩擦力的存在和方向的较好工具,所以能体现出静摩擦力的方向,给学生一个直观的感受。
b.实验条件
一套匀速转动的转盘装置、刷子
c.实验要求
该实验装置要求转盘转速较慢,并与刷子的摩擦力较大,而且刷毛不能太硬,不然效果不理想。
d.实验方法和结果说明
取一刷子放在匀速转动的转盘上。
使刷子保持与转盘相对静止,此时发现刷毛发生了弯曲,这表明刷毛与桌面之间有静摩擦力的作用,刷毛的弯曲方向就是刷子受到摩擦力的方向。
方法二、利用水演示
a.实验思路
水是流体,能很好得体现出做离心运动时的运动方向。
b.实验条件
一套匀速转动的转盘装置、一玻璃杯、水
c.实验要求
转盘转速较慢,玻璃杯与转盘摩擦力较大。
d.实验方法和结果说明
取一装了水的玻璃杯,将之放在转盘上,当转盘不动的时候水面是水平的,当转盘匀速转动的时候,水面发生了倾斜,水面朝圆心测倾斜。
说明匀速转动的水具有朝半径向外的运动趋势。
方法三、利用小球演示
a.实验思路
让一个保持匀速圆周运动的小球向心力突然消失,小球做离心运动,记录此时小球的运动轨迹,以显示物体相对运动趋势的方向。
b.实验条件
一套匀速转动的转盘装置、小球、细绳、墨水
c.实验要求
转盘转速较慢,小球蘸上墨水以留下离心运动的轨迹。
d.实验方法和结果体现
把一个连着绳子的小球系在转轴上,让小球同转盘一起做匀速圆周运动,此时把绳子烧断,观察小球的运动轨迹。
为了让实验效果更明显,可以在转盘上预先画几条半径,观察小球做离心运动的轨迹是否沿着该半径向外。
就能说明相对运动趋势的方向。
参考文献:
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