最新《生活中的圆周运动》导学案(1)

θG 5.8 生活中的圆周运动导学案

【目标解读】

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度，它就是圆周运动的物体所受的向心力．会在具体问题中分析向心力的来源．

2、能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例。

3、知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度．通过对离心现象的实例分析，提高学生综合应用知识解决问题的能力。

4、通过对几个实例的分析，明确具体问题必须具体分析，理解物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法处理问题。

复习：匀速圆周运动中，谁提供向心力？

变速圆周运动中，谁提供向心力？怎样找向心力？

【自主学习】

预习过程中，思考以下问题：

一、 火车转弯问题

首先观察火车轮缘和铁轨的外形

1．火车转弯时的运动特点：火车转弯时做的是________运动，因而具有向心加速度，需要__________。若内外轨等高，谁提供向心力？有何弊病？如何解决？实际中火车转弯时谁提供向心力？对车速有何要求？

2即_______高、__________低。其高度差是根据转弯处轨道的半径和规定

的行驶速度而设计的。 3．计算规定速度： 设火车质量m 、轨道平面倾角θ、轨道转弯处半径r 、 规定的车速v ，

则应有 （写出表达式）

4.在转弯处：(1)若列车行驶的速率等于规定速度，则两侧轨道都 车轮对它的侧向压力

(2)若列车行驶的速率大于规定速度，则___轨必受到车轮对它向___的压力（填“内”或“外”）.

(3)若列车行驶的速率小于规定速度，则___轨必受到车轮对它向___的压力（填“内”或“外”）.

【合作探究】

探究1、火车以某一速度v 通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，下面分析正确的是（ ）

A.轨道半径R=v 2/g

B.若火车速度大于v 时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向外

C.若火车速度小于v 时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向内

D.当火车质量改变时，安全速率也将改变

探究2：汽车与路面的动摩擦因数为 ，公路某转弯处半径为

R （设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），问：

（1）若路面水平，汽车转弯不发生侧滑，汽车速度不能超过多少？

（2）若将公路转弯处路面设计成外侧高、内侧低，使路面与水平面有

一倾角 ，如图所示，汽车以多大速度转弯时，可以使车与路面间无摩擦力？

解析：在路面水平的情况下，汽车转弯所需的向心力是由汽车和路面之间的静摩擦力来提供的，当公路转弯处是外高内低的斜面时，重力和斜面的支持力将在水平方向上提供一个合力，加上和路面的静摩擦力来提供向心力，此时，在同样的情况下，所需的静摩擦力就减小。

二、拱形桥

1．汽车在凸形桥的最高点时，谁提供向心力？请写出对应的表达

式：。

（设桥的半径是r，汽车的质量是m，车速为v，支持力为F N）

①支持力F N________重力G

②v越大，则压力_________，当v=________时，压力=0。

2．汽车在凹形桥的最低点时，谁提供向心力？请写出对应的表达

式：。

（设桥的半径是r，汽车的质量是m，车速为v，支持力为F N）

①支持力F N________重力G

②v越大，则压力_________。

【合作探究】

探究3、有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱

桥。（g取10m/s2）

（1）汽车到达桥顶时速度为5m/s，汽车对桥的压力是多大？

（2）汽车以多大速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而腾空？

（3）汽车对地面的压力过小是不安全的.因此从这个角度讲，汽车过桥时的速度不能过大。对于同样的车速，拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？

（4）如果拱桥的半径增大到与地球半径Ｒ一样，汽车要在地面上腾空，速度要多大？（已知地球半径为6400km）

三、航天器中的失重现象

复习：超重的条件是什么？失重的条件是什么？完全失重的条件又是什么？

1．近地做匀速圆周运动的航天器中，物体的向心力由谁提供？

请写出对应的表达式：。

（1）v= 时，航天员（或物体）对航天器无压力，航天员处于___________状态。（2）任何关闭了发动机又不受__________的飞行器，都是一个___________的环境。2．把航天器失重的原因说成是它离地球太远，从而摆脱了地球引力，是的。

【合作探究】

探究4、飞行员的质量为m，驾驶飞机在竖直平面内以速度v做匀速圆周运动，在其运动圆周的最高点和最低点，飞行员对座椅产生的压力是（）

A.在最低点比在最高点大2mv2/R

B.相等

C.在最低点比在最高点大2mg

D.最高点的压力大些

四、离心运动

(1）定义：做圆周运动的物体，在合外力突然消失时，将会；如果合外力未消失，但合力不足以提供它做圆周运动所需的向心力时，

将会做逐渐__________圆心的运动，这种运动叫离心运动.

（2）向心运动：做圆周运动的物体，当其所受的沿径向的合

外力_______于物体所需的向心力时，物体会逐渐__________

圆心.

（3）离心现象的本质是物体惯性的表现。

（4）离心运动的应用例子有：洗衣机的脱水筒和利用离心现

象制作棉花糖等等。

【问题思考】

结合生活实际，举出物体做离心运动的例子。在这些例子中，离心运动是有益的还是有害的？你能说出这些例子中离心运动是怎样发生的吗？

【基础训练】

1、如图6．8—7所示，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，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

2、在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低，即当车向右拐弯时，

司机左侧路面比右侧的要高一些，路面与水平面间的夹角为θ，设拐弯路段是半径为R的圆弧，要使车速为v时车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于零，θ应满足什么条件？

3、汽车的速度是72km/h，过凸桥最高点时，对桥的压力是车重的一半，则桥面的半径为

__________m，当车速为__________m/s时，车对桥面最高点的压力恰好为零.(g取10m/s2) 4、一细绳拴一质量m＝100 g的小球，在竖直平面内做半径R=40 cm的圆周运动，取g＝10 m／s2，求：(1)小球恰能通过圆周最高点时的速度；

(2)小球以v1=3．0 m／s的速度通过圆周最低点时，绳对小球的拉力；

(3)小球以v2＝5．0m／s的速度通过圆周最低点时，绳对小球的拉力．

5、质量为m=0.02 kg的小球，与长为l＝0.4 m的不计质量的细杆一端连接，以杆的另一端为轴，在竖直面内做圆周运动，当小球运动到最高点，速度分别为v1=0，v2=l m／s，v3＝2 m ／s，v4=4 m／s时，杆分别对小球施加什么方向的力?大小如何?