理化生圆周运动的案例分析学习教案

1、会计学1理化生圆周运动的案例理化生圆周运动的案例(n l)分析分析第一页，共32页。2第1页/共32页第二页，共32页。32.2.知道向心力是圆周运动的物体沿半径方向知道向心力是圆周运动的物体沿半径方向(fngxing)(fngxing)的合力的合力，不管是匀速圆周运动还是变速圆周运动，不管是匀速圆周运动还是变速圆周运动1.1.通过日常生活中的常见例子，学会分析通过日常生活中的常见例子，学会分析(fnx)(fnx)具体问题中的具体问题中的向心力来源向心力来源3.3.能运用匀速圆周运动规律分析和处理生活能运用匀速圆周运动规律分析和处理生活(shnghu)(shnghu)中的中的具体实例具体实例第

2、2页/共32页第三页，共32页。41.1.做匀速圆周运动的物体受到向心力的作用，如何做匀速圆周运动的物体受到向心力的作用，如何(rh)(rh)理解向心力理解向心力？ 向心力是按效果向心力是按效果(xiogu)(xiogu)命名的力命名的力 任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果(xiogu)(xiogu)是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力向心力 不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用力外，还要受到向心力用力外，还要受到向心力复习回顾复习回顾第

3、3页/共32页第四页，共32页。5匀速圆周运动匀速圆周运动(yndng)：vvvo复习复习(fx)(fx)回顾回顾 第4页/共32页第五页，共32页。6拉力的方向指向圆心，与速度方向垂直，且不断拉力的方向指向圆心，与速度方向垂直，且不断(bdun)(bdun)变化。变化。第5页/共32页第六页，共32页。7vtsavTaav:av:第6页/共32页第七页，共32页。82.2.试说出计算向心试说出计算向心(xin xn)(xin xn)力、向心力、向心(xin (xin xn)xn)加速度的公式加速度的公式向心向心(xin xn)(xin xn)加速度的加速度的大小：大小：向心力的方向向心力的方

4、向(fngxing)(fngxing)：始终指向圆心始终指向圆心向心力的大小向心力的大小: :始终指向圆心始终指向圆心向心加速度的方向：向心加速度的方向：第7页/共32页第八页，共32页。9 分析分析(fnx)(fnx)以下实例中向心力的来源以下实例中向心力的来源第8页/共32页第九页，共32页。10 如果你坐过过山车如果你坐过过山车, ,在最高点和最低点有何感受在最高点和最低点有何感受(gnshu)(gnshu)？请？请交流一下你的感受交流一下你的感受(gnshu)(gnshu)。第9页/共32页第十页，共32页。11案例案例(n l)1 (n l)1 游乐场中的圆周运动：过山车游乐场中的圆

5、周运动：过山车OmgFN在最高点在最高点NFmgF向2vFmr向又因为2NvmgFmr即20所以又NNvFmmgrFvgr所以要使过山车经过最高点过山车的速度第10页/共32页第十一页，共32页。12 案例案例(n l)2 (n l)2 水流星的圆周运动水流星的圆周运动第11页/共32页第十二页，共32页。13vrrvTG GNNG在最高点FGT向2vFmr向又因为2vGTmr即20vTmmgrT所以又vgr所以要水经过最高点不流出小球速度在最高点在最高点第12页/共32页第十三页，共32页。14如图所示，质量为如图所示，质量为m m的小球在竖直平面内的光滑圆轨道上做的小球在竖直平面内的光滑圆

6、轨道上做圆周运动圆半径为圆周运动圆半径为R R，小球经过圆轨最高点时刚好不脱离，小球经过圆轨最高点时刚好不脱离圆轨则其通过圆轨则其通过(tnggu)(tnggu)最高点时（最高点时（ ）A A小球对圆环的压力大小等于小球对圆环的压力大小等于mgmgB B小球受到的向心力等于重力小球受到的向心力等于重力 C C小球的线速度大小等于小球的线速度大小等于D D小球的向心加速度大小等于小球的向心加速度大小等于g gBCDBCDgR第13页/共32页第十四页，共32页。15 案例案例(n l)3 (n l)3 汽车过拱形桥汽车过拱形桥 第14页/共32页第十五页，共32页。16第15页/共32页第十六页

7、，共32页。171. 1. 汽车静止在桥顶与通过桥顶是否汽车静止在桥顶与通过桥顶是否(sh fu)(sh fu)为同种状态？为同种状态？ 2. 2. 汽车过拱桥桥顶的向心力如何汽车过拱桥桥顶的向心力如何(rh)(rh)产生？产生？想一想想一想 说一说说一说方向方向(fngxing)(fngxing)如何？如何？ 第16页/共32页第十七页，共32页。18Mg-F=mv2/r解：对汽车解：对汽车(qch)(qch)进行受力分析进行受力分析由牛顿由牛顿(ni dn)第二定律知第二定律知F=mg-mv2/r（2） 讨论讨论(toln)：当：当v = 时，时， F =？ 当当0 v 时时 ，F=？ 当

8、当 v 时时, F=？0mg-mv2/r不存在不存在; 汽车将飞离桥面汽车将飞离桥面由牛顿第三定律知汽车对桥面的压力F/ /=F第17页/共32页第十八页，共32页。194. 4. 质量可以不计的细杆的一端固定着一个质量为质量可以不计的细杆的一端固定着一个质量为m m的小球，另一端能的小球，另一端能绕光滑的水平轴绕光滑的水平轴O O转动转动(zhun dng).(zhun dng).让小球在竖直平面内绕轴让小球在竖直平面内绕轴O O做半径做半径为为l l的圆周运动，小球通过最高点时的线速度大小为的圆周运动，小球通过最高点时的线速度大小为v.v.下列说法中正确下列说法中正确的是的是( )( )A

9、 A、v v不能小于不能小于B B、v v 时，小球与细杆之间无弹力作用时，小球与细杆之间无弹力作用C C、v v大于大于 时，小球与细杆之间的弹力随时，小球与细杆之间的弹力随v v增大而增大增大而增大D D、v v小于小于 时，小球与细杆之间的弹力随时，小球与细杆之间的弹力随v v减小而增大减小而增大glglglBCDBCD第18页/共32页第十九页，共32页。20你见过你见过凹形凹形的桥吗？的桥吗？第19页/共32页第二十页，共32页。21 质量为质量为m m的汽车在凹桥上以速度的汽车在凹桥上以速度v v前进，桥面的圆弧前进，桥面的圆弧半径半径(bnjng)(bnjng)为为 r r，重力

10、加速度为，重力加速度为g g。求汽车通过桥的。求汽车通过桥的最低点时对桥面的压力最低点时对桥面的压力F F。并讨论若速度增大会发生什么。并讨论若速度增大会发生什么情况情况? ? 思考思考(sko)(sko)与交流与交流第20页/共32页第二十一页，共32页。22GNN-mg=mv2/r 质量为质量为m m的汽车在凹桥上以速度的汽车在凹桥上以速度v v前进，桥面的圆前进，桥面的圆弧半径为弧半径为 r r，重力加速度为，重力加速度为g g。求汽车通过桥的最低点。求汽车通过桥的最低点时对桥面的压力时对桥面的压力F F。并讨论若速度增大。并讨论若速度增大(zn d)(zn d)会发会发生什么情况生什么

11、情况? ? 第21页/共32页第二十二页，共32页。23案例案例(n l)4 (n l)4 车转弯时所需向车转弯时所需向心力心力第22页/共32页第二十三页，共32页。24GNF第23页/共32页第二十四页，共32页。25外轨略高于内轨时：外轨略高于内轨时：火车火车(huch)(huch)受受力：力：竖直向下竖直向下(xin xi)(xin xi)的重力的重力 G G火车火车(huch)(huch)的向心力：的向心力：由由G G和和N N的合力提供的合力提供垂直轨道面的支持力垂直轨道面的支持力N N试推导：火车的限速为试推导：火车的限速为0ghRLv Nmg思考：思考：为什么火车要限速？为什么

12、火车要限速？Ftanmg20vFmR由力的关系得：由力的关系得：由向心力公式得：由向心力公式得：F合外合外由几何关系得：由几何关系得：hsintanL ghR0Lv 第24页/共32页第二十五页，共32页。26若火车若火车(huch)(huch)速度与设计速度不同会怎样？速度与设计速度不同会怎样？过大时：外侧轨道过大时：外侧轨道(gudo)(gudo)与轮之间有弹力与轮之间有弹力过小时：内侧轨道过小时：内侧轨道(gudo)(gudo)与轮之间有弹力与轮之间有弹力需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求思考：思考：当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改造？内当

13、火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改造？内外轨的高度差外轨的高度差h h如何确定？如何确定？ 想一想想一想 说一说说一说第25页/共32页第二十六页，共32页。27火车在某个弯道按规定运行速度火车在某个弯道按规定运行速度40m/s40m/s转弯时，内、外轨对车轮转弯时，内、外轨对车轮皆无侧压力，若火车在该弯道实际运行速度为皆无侧压力，若火车在该弯道实际运行速度为30m/s30m/s，则下列，则下列(xili)(xili)说法中正确的是（说法中正确的是（ ）A.A.仅内轨对车轮有侧压力仅内轨对车轮有侧压力B.B.仅外轨对车轮有侧压力仅外轨对车轮有侧压力C.C.内、外轨对车轮都有侧压力内、外轨对车

14、轮都有侧压力D.D.内、外轨对车轮均无侧压力内、外轨对车轮均无侧压力A A 第26页/共32页第二十七页，共32页。28GNNG案例案例5 5 汽车汽车(qch)(qch)匀速转弯匀速转弯思考：为什么高速公路思考：为什么高速公路(o s n l)(o s n l)转弯处修建的外侧转弯处修建的外侧高一些？高一些？第27页/共32页第二十八页，共32页。29第28页/共32页第二十九页，共32页。30处理处理(chl)(chl)匀速圆周运动问题的一般步骤：匀速圆周运动问题的一般步骤：（1 1）明确）明确(mngqu)(mngqu)对象，画出圆周平面，确定圆心和标出对象，画出圆周平面，确定圆心和标出半径半径（2 2）进行）进行(jnxng)(jnxng)受力分析，画出受力分析受力分析，画出受力分析图图（3 3）求出在）求出在半径方向半径方向的合力，即的合力，即向心力向心力（4 4）用牛顿第二定律，结合匀速圆周运的特点列方程求解。）用牛顿第二定律，结合匀速圆周运的特点列方程求解。2vFmamr合第29页/共32页第三十页，共32页。31“供需供需(n x)”(n x)”平衡平衡 物体做匀速圆周物体做匀