教科版高中物理必修二23圆周运动实例分析(导学案)缺答案

学必求其心得，业必贵于专精第二章匀速圆周运动第3节◆圆周运动的实例解析【课程目标】1.理解圆周运动的规律,认识圆周运动的应用，解析向心力的本源．2．知道向心力和向心加速度公式也适用于非匀速圆周运动，会对非匀速圆周运动中物体在特别点进行动力学解析。学习目标：1.能解析解决竖直平面内和水平面内物体的圆周运动的动力学问题;知道离心现象和物体做离心运动的条件。2.自主学习，合作研究，提高学生物理建模能力和用运动定律解动力学问题的能力3.全力投入,积极思虑，培养慎重的科学态度和正确的价值观重、难点：运用牛顿运动定律解析竖直平面内和水平面内物体的圆周运动的实例课前预习案一．知识链接———-描述圆周运动的动力学解析:（1).向心力是做匀速圆周运动的物体碰到的指向的.向心力是依照命名的,能够是某一性质力，也能够是几个性质力的合力，也能够是某一性质力的分力．作用收效是只改变物体速度，不改变速度。向心力向来指向与速度方向垂直，其大小为F向=ma向==22==4πmR/T22,f4πmfR（其中m为物体质量，R为圆轨道半径,T为为)(2）。向心加速度是物体受向心力作用产生的，其方向必然指向,大小为a向＝＝2222=4πR/T=4πfR(其中R学必求其心得，业必贵于专精为圆轨道半径，

T为

,f

为

)二．新知表现（一）汽车过拱桥——竖直平面内的圆周运动质量为m的汽车以速度v过拱桥的两种情况比较过半径为R的凹桥模型过半径为R的凸桥最高点的最低点思路受力解析，向心力的本源规定向心力方向为正方向，用牛顿第二定律列方程F压＝N＝F压＝N，，F压牛顿第三定律＝F压总小于G，失重总大于G,超重v增大，F压减小;当v增大谈论v增大，F压增大到错误!时，F压＝0学必求其心得，业必贵于专精汽车过凸桥时，0v≤<错误!时，0<N≤mg；当v说明＝错误!时，N＝0；当v〉错误!时，汽车将走开桥面，发生危险（二)旋转秋千(圆锥摆模型）和火车转弯—-水平面内的圆周运动1）“旋转秋千”运动可简化为圆锥摆模型，如图（在右图中完成受力解析表示图)（Ⅰ)向心力物体所受力的和悬线对它的力的合力供应匀速圆周运动的向心力。(Ⅱ)动力学关系：已知摆球质量m，摆线长L，摆线与竖直方向夹角为α。由牛顿第二定律:mgtan_α＝，又r＝Lsinα，则角速度ω＝;线速度大小v=;周期T＝；摆线上的拉力大小F=2．火车转弯(Ⅰ)火车轮缘结构:以下列图,火车的车轮有凸出的轮缘，车轮轮缘在两轨道内侧，这种结构,主若是限制火车运行的轨迹，防范脱轨。(Ⅱ）向心力的若是转弯处内外轨相同高,外侧车轮挤压,使外轨发生形学必求其心得，业必贵于专精变，对的弹力供应火车转弯的向心力.若是外轨高于内轨，轨道平面与水平面夹角为θ，如图(a）、(b)所示,可使车轮的轮缘与内外轨均无挤压。转弯时由力和力的合力供应向心力，火车速度大小v0=.（Ⅲ）规定速度大小：设轨道间距为L，两轨道高度差为h，转弯半径为R,火车质量为M.依照三角形知识可得，sinα=，由火车的受力情况可得:tanα＝。由于α角很小，所以sinα≈tanα,故F＝。又因为F＝MV02/R，所以车速v0＝。由于火车轨道建成后，h、L、R各量是确定的，所以火车转弯时的车速应当是一个定值。当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时,火车所需向心力不再仅有重力和弹力的合力供应，此时轨道对火车轮缘有挤压作用，详尽情况以下：①当火车行驶速度时,外轨道对轮缘有侧压力。②当火车行驶速度时，内轨道对轮缘有侧压力。（三)离心运动学必求其心得，业必贵于专精1．定义：物体沿圆周运动的

或的运动叫做离心运动2或

．原由：

合外力供应的向心力不足。3．应用：离心计械——利用离心运动的机械。如：洗衣机的脱水筒；科研生产中的离心计.我的诱惑：请将预习中不能够解决的问题写下来，供课堂解决课内研究案研究点一：竖直平面内的圆周运动的两种模型问题1.轻绳模型（无支撑):以下列图，长L=0。4m细绳系质量M=2.5kg小球竖直平面内做圆周运动，经过最高点时速度大小为vg=10m/s2）①若v=4m/s,细绳对小球拉力多大？②小球经过最高点的最小速度多大？此时细绳对小球拉力多大？学必求其心得，业必贵于专精针对训练1、质量为m的小球在位于竖直平面内的半径为R的圆形轨道内做圆周运动，球经过轨道最高点时对轨道弹力大小为3mg，小球此时速度多大？球经过轨道最高点的速度能否等于gR/2？(g为当地重力加速度)归纳总结—轻绳模型：绳系小球或在轨道内侧运动的小球（轨道半径为

r，球质量为

m),在最高点时的临界状态为只受重力，则

mg＝,则v＝。在最高点时：①v＝错误!时，拉力或压力为.②v>gr时，物体受向下的拉力或压力。③v<错误!时，物体不能够达到最高点。满足临界条件弹力为时,物体临界速度为v临＝错误!，即通过最高点速度最小值为vmin=。问题2：杆模型（有支撑）：如图,在细轻杆上固定小球或在管形轨道内运动的小球(球质量为m），小球在竖直平面内做半径为r圆周运动，球在最高点速度为v学必求其心得，业必贵于专精①v＝0时,小球受向上的支持力N＝。②0〈v〈gr时，小球受向上的支持力0<N〈mg③v＝时,小球只受重力作用。

④

v时,小球受向下的拉力或压力.归纳总结—轻杆模型：即杆类的临界速度为

v临＝0,即在最高点速度最小值为

vmin=

.此时,弹力不为零针对训练2.质量为m的小球在竖直平面内的圆管轨道内运动，小球的直径略小于圆管的直径，如图.小球以速度V经过最高点时对圆管外壁的压力恰好为mg,则小球以速度V/2经过圆管的最高点时(）A．小球对圆管内、外壁均无压力B．小球对圆管外壁的压力等于mg/2C．小球对圆管内壁的压力等于mg/2D．小球对圆管内壁的压力等于mg研究点二：水平面内的圆周运动问题3.如图，玻璃球沿碗的内壁在水平面内做速度为v的匀速圆周运动（若忽略摩擦），圆周运动半径为R。这时球碰到的力有：；若碗壁与竖直方向夹角为α，玻璃球质量为m,求出玻璃球对碗壁的压力大小？学必求其心得，业必贵于专精针对训练3.高速公路的拐弯处路面都建成外高内低，即当车向右拐弯时，司机左侧的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时车轮与路面之间横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于零，以下关系正确的选项是（）A。sinθ=v2/（gR)B.tanθ=2v2/（gR)C.tanθ=v2/（gR)D.tanθ=gR/v2