课时8物理《生活中的圆周运动》滕州五中高一任衍东20130325第五周

1、5.8生活中的圆周运动生活中的圆周运动学习目标学习目标v知识与技能知识与技能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动，会求变速圆周运

2、动中物体在特殊点的向心力和向心加速度加速度v过程与方法过程与方法1通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生分析和解决问题的能力的观点，提高学生分析和解决问题的能力2通过匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使通过匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辩证关系，提高学生的用，渗透特殊性和一般性之间的辩证关系，提高学生的分析能力分析能力 3通过对离心现象的实例分析，提高学生综合应用知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识解决问题的能力v情感、态度与价值观情感、态度与价值观

3、1通过对几个实例的分析，使学生明确具体问题必须具通过对几个实例的分析，使学生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法处理问题 2通过离心运动的应用和防止的实例分析使学生明白通过离心运动的应用和防止的实例分析使学生明白事物都是一分为二的，要学会用一分为二的观点来看待问事物都是一分为二的，要学会用一分为二的观点来看待问题题 3养成良好的思维表述习惯和科学的价值观养成良好的思维表述习惯和科学的价值观 教学重点教学重点 1理解向心力是一种效果力理解向心力是一种效果力 2在具体问题中能找到是谁提供向心力的，并结在具

4、体问题中能找到是谁提供向心力的，并结合牛顿运动定律求解有关问题合牛顿运动定律求解有关问题教学难点教学难点 1具体问题中向心力的来源具体问题中向心力的来源 2关于对临界问题的讨论和分析关于对临界问题的讨论和分析 3对变速圆周运动的理解和处理对变速圆周运动的理解和处理复习提问：1、什么叫向心加速度？、什么叫向心加速度？ 物理意义是什么？公式如何表达？物理意义是什么？公式如何表达？2、什么叫向心力？公式如何表达？、什么叫向心力？公式如何表达？ 思考：思考：v在平直轨道上匀在平直轨道上匀速行驶的火车，速行驶的火车，火车受几个力作火车受几个力作用？这几个力的用？这几个力的关系如何？那火关系如何？那火车转

5、弯时情况会车转弯时情况会有何不同呢？有何不同呢？v火车转弯时是在火车转弯时是在做圆周运动，那做圆周运动，那么是什么力提供么是什么力提供向心力？向心力？实例车轮的构造车轮的构造火车车轮有突出的轮缘火车车轮有突出的轮缘 铁路的弯道铁路的弯道内外轨道一样高内外轨道一样高2vFFmr向心力外轨对轮缘的弹力提供向心力外轨对轮缘的弹力提供向心力. 靠这种办靠这种办法得到的向法得到的向心力缺点是心力缺点是什么？如何什么？如何解决这一实解决这一实际问题？际问题？合作与探究合作与探究 请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道设计方案思想简述设计方案思想简述 画出草图画出草图

6、简单计算说明简单计算说明 可行性分析可行性分析v【学生活动学生活动】设计火车弯道设计火车弯道v学生分组讨论，提出可行性方案学生分组讨论，提出可行性方案GFNF合合【方案剖析【方案剖析】nFF合Rvmmg2tan火车转弯规定火车转弯规定临界速度临界速度: :tanvRg临界解析：解析：重力重力G与支持力与支持力FN的合力的合力F合合是使火车转弯的向心力是使火车转弯的向心力【最佳方案【最佳方案】外轨略高于内轨外轨略高于内轨v【研究与讨论】 如果火车在转弯处的速度不等于如果火车在转弯处的速度不等于规定速度，会发生怎样情况？规定速度，会发生怎样情况？ 注意1、火车转弯时向心力是水平的、火车转弯时向心力

7、是水平的 从这个例子我们进一步知道从这个例子我们进一步知道 ：2、向心力是按效果命名的力，、向心力是按效果命名的力，如果认为做匀速圆周运动的物如果认为做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用，体除了受到另外物体的作用，还要再受到一个向心力，那就还要再受到一个向心力，那就不对了。不对了。v【物理与生活】 20082008年年4 4月月1818日，我国铁路进行了第六次日，我国铁路进行了第六次大提速，时速将达大提速，时速将达200200公里以上，这必将为公里以上，这必将为我国经济腾飞注入新的活力。假设你是一位我国经济腾飞注入新的活力。假设你是一位从事铁路设计的工程师，你认为火车提速有从事铁路设计的

8、工程师，你认为火车提速有必要对铁路拐弯处进行改造吗？应如何改造？必要对铁路拐弯处进行改造吗？应如何改造？ 公路上的拱公路上的拱形桥是常见的，形桥是常见的，汽车过桥时，汽车过桥时，也可以看做圆也可以看做圆周运动。那么周运动。那么是什么力提供是什么力提供汽车的向心力汽车的向心力呢？呢？思考：思考：实例讨论 质量为质量为m的汽车在拱形桥上以速度的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥行驶，若桥面的圆弧半径为面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车，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通过桥的最高点时对桥的压力 拓展拓展 下面自己分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车下面自己分析汽车通过凹形桥

9、最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些对桥的压力比汽车的重力大些还是小些?用模拟实验验证分析用模拟实验验证分析注意观察指针的偏转大小注意观察指针的偏转大小汽车对桥面的压力汽车对桥面的压力超重失重状态超重失重状态最高点最高点最低点最低点2vN G mGr2vN G mGr 小结：小结：地球可以看做一个巨大的地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？力是多少

10、？思考与讨论思考与讨论该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中 分析 假设宇宙飞船总质量为假设宇宙飞船总质量为M，它在地球表面附，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动近绕地球做匀速圆周运动,速率为速率为V，其轨道半，其轨道半径近似等于地球半径径近似等于地球半径R，航天员质量为，航天员质量为m，宇宙，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在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地面上的重力试求座舱对宇航员的支持力通过求解你可以得出什么结论力通过求解你可以得出什么结论?F=rvm2提提供供物体做圆周物体做圆周运动的向心力运

11、动的向心力物体做圆周运动物体做圆周运动所所需需要要的向心力的向心力当当 “供供”“”“需需”平衡平衡时，物体做圆周时，物体做圆周运动运动想一想：想一想：当当 “供”“需”不平衡时，物体将如何运动时，物体将如何运动呢？呢？观察观察1 1、定义、定义： 当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动。动。实例用离心机把体用离心机把体温计的水银柱温计的水银柱甩回玻璃泡内甩回玻璃泡内制作棉花糖的原理：制作棉花糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。固，变得纤细雪白，像一团团棉花。一、铁路的弯道一、铁路的弯道 1讨论向心力的来源： 2外轨高于内轨时重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力 3讨论：为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制?二、拱形桥二、拱形桥1思考：汽车过拱形桥时，对桥面的