高一物理勻速圓周運動的實例分析講課教案

1、高一物理勻速圓周運動的實例分析“供需供需”平衡平衡 物體做勻速圓周運物體做勻速圓周運動動提提供供物體做物體做勻速圓周運勻速圓周運動的力動的力物體做勻速物體做勻速圓周運動所圓周運動所需需的力的力從從“供供” “需需”兩方面兩方面研究做圓周運動的研究做圓周運動的物體物體向心力公式的理解向心力公式的理解 F=mF=m v v2 2r r一、汽車轉(zhuǎn)彎一、汽車轉(zhuǎn)彎問題問題1 1：在水平地面上轉(zhuǎn)彎的汽車，：在水平地面上轉(zhuǎn)彎的汽車，向心力是（）向心力是（）A.A.重力和支持力的合力重力和支持力的合力 B.B.靜摩擦力靜摩擦力C.C.滑動摩擦力滑動摩擦力 D.D.重力、支持力、牽引力的合力重力、支持力、牽引力

2、的合力背景分析一、汽車轉(zhuǎn)彎一、汽車轉(zhuǎn)彎f f靜靜= = F F向向GNf靜靜B賽道的設計賽道的設計GN背景分析F合F合=F向向 =mgtanGNf靜靜F向向 =f靜靜在水平路面上轉(zhuǎn)彎在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎一、汽車轉(zhuǎn)彎一、汽車轉(zhuǎn)彎GNF合F合=F向向 =在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎mgtan問題問題2 2、如圖拐彎路段、如圖拐彎路段是是半徑為半徑為R R的圓弧的圓弧，要，要使車速為使車速為V V時車輪與路時車輪與路面之間面之間橫向摩擦力等于橫向摩擦力等于零零，則，則應為多大？應為多大？二、汽車過橋二、汽車過橋問題問題3 3：如圖所示，汽車以一定的速度經(jīng)過一個圓?。喝鐖D所示，汽車以一

3、定的速度經(jīng)過一個圓弧橋面的頂點時，關于汽車的受力及汽車對橋面的橋面的頂點時，關于汽車的受力及汽車對橋面的壓力情況，以下說法正確的是（）壓力情況，以下說法正確的是（）A A在豎直方向汽車受到三個力：在豎直方向汽車受到三個力：重力、橋面的支持力和向心力重力、橋面的支持力和向心力B. B. 在豎直方向汽車只受兩個力：在豎直方向汽車只受兩個力：重力和橋面的支持力重力和橋面的支持力C.C.汽車對橋面的壓力等于汽車的重力汽車對橋面的壓力等于汽車的重力D.D.汽車對橋面的壓力大于汽車的重力汽車對橋面的壓力大于汽車的重力v二、汽車過橋二、汽車過橋mgmgN NmgmgN NmgmgN=mgN=mgNmgNmg

4、F合合=mg N F向向 = Nmg N NOr rO OrF向向=mv2/r由由 F合合= F向向mg N= mv2/r=mg mv2/rmg問題問題2 2：如圖所示，汽車以一定的速度經(jīng)過一個圓?。喝鐖D所示，汽車以一定的速度經(jīng)過一個圓弧橋面的頂點時，關于汽車的受力及汽車對橋面的橋面的頂點時，關于汽車的受力及汽車對橋面的壓力情況，以下說法正確的是（）壓力情況，以下說法正確的是（）A A在豎直方向汽車受到三個力：在豎直方向汽車受到三個力：重力、橋面的支持力和向心力重力、橋面的支持力和向心力B. B. 在豎直方向汽車只受兩個力：在豎直方向汽車只受兩個力：重力和橋面的支持力重力和橋面的支持力C.C.

5、汽車對橋面的壓力等于汽車的重力汽車對橋面的壓力等于汽車的重力D.D.汽車對橋面的壓力大于汽車的重力汽車對橋面的壓力大于汽車的重力BvmgmgN NOr r思考與討論：思考與討論：=mg mv2/r汽車行駛的速度越大，汽車對橋的壓汽車行駛的速度越大，汽車對橋的壓力如何變化力如何變化? 當汽車的速度不斷增大當汽車的速度不斷增大時，會有什么現(xiàn)象發(fā)生呢？時，會有什么現(xiàn)象發(fā)生呢？當當 時，汽車將脫離橋面，時，汽車將脫離橋面，發(fā)生危險。發(fā)生危險。RVmmg20RgV 0汽車過橋時一般都會有一個限速，規(guī)定汽車的速度不能大于這個限速。壓力：壓力：N=0RgV三、火車轉(zhuǎn)彎：三、火車轉(zhuǎn)彎：1、火車輪子特點：想象、

6、看圖片、觀察模擬器材、火車輪子特點：想象、看圖片、觀察模擬器材2、如果鐵路彎道是水平的，、如果鐵路彎道是水平的，內(nèi)軌受擠壓還是外軌內(nèi)軌受擠壓還是外軌受擠壓？為什么？分析向心力的來源？受擠壓？為什么？分析向心力的來源？向心力由外側(cè)軌道對車輪向心力由外側(cè)軌道對車輪輪緣的擠壓力提供輪緣的擠壓力提供.rvmFN2思考：如果鐵路彎道是水平的，那么火車拐彎時將會出現(xiàn)思考：如果鐵路彎道是水平的，那么火車拐彎時將會出現(xiàn)什么情況？什么情況？3 3、火車質(zhì)量大，速度也大，因此在平地上轉(zhuǎn)彎所需的向、火車質(zhì)量大，速度也大，因此在平地上轉(zhuǎn)彎所需的向心力大。外軌長期受到強烈擠壓就會損壞。你能想辦法心力大。外軌長期受到強烈

7、擠壓就會損壞。你能想辦法改進一下嗎？改進一下嗎？ 4 4、現(xiàn)實中，鐵路建造完工后，傾斜角、現(xiàn)實中，鐵路建造完工后，傾斜角和轉(zhuǎn)彎半徑和轉(zhuǎn)彎半徑r r就已確定，如果要使火車在這個水平轉(zhuǎn)彎時鐵軌恰好就已確定，如果要使火車在這個水平轉(zhuǎn)彎時鐵軌恰好不受輪緣的擠壓，就可以大大延長使用壽命應該調(diào)整不受輪緣的擠壓，就可以大大延長使用壽命應該調(diào)整火車的行駛速度。請你求出這個速度火車的行駛速度。請你求出這個速度v v0 0？ GNF外外軌軌道道高高于于內(nèi)內(nèi)軌軌道道(LH 若火車的拐彎處軌道面傾角為若火車的拐彎處軌道面傾角為，應有：，應有：F = mgtan 2mvr=otan0grv F彈F彈tangr（r、一定

8、）一定）GNFn1 1、自行車轉(zhuǎn)、自行車轉(zhuǎn)彎時，稍一彎時，稍一傾斜就過去傾斜就過去了，摩托車了，摩托車轉(zhuǎn)彎傾斜度轉(zhuǎn)彎傾斜度要大一些。要大一些。摩托賽車時摩托賽車時轉(zhuǎn)彎，傾斜轉(zhuǎn)彎，傾斜度更大，幾度更大，幾乎倒在地上。乎倒在地上。 問：什么力問：什么力提供向心力？提供向心力？向心力與傾向心力與傾斜度有關嗎？斜度有關嗎？有何關系？有何關系？五、摩托車轉(zhuǎn)彎五、摩托車轉(zhuǎn)彎解析解析：由地面對車的靜摩擦力提供車做圓周運由地面對車的靜摩擦力提供車做圓周運動的向心力。動的向心力。G車車N車車f（1）以車為研究對象）以車為研究對象（2）以人為研究對象）以人為研究對象轉(zhuǎn)彎時，人隨車一起做圓周運動，他的轉(zhuǎn)彎時，人隨車一起做圓周運動，他的向心力由重力和支持力的合力提供。向心力由重力和支持力的合力提供。G人人N人人F人的傾斜度越大，傾角人的傾斜度越大，傾角越大，向心越大，向心力就越大。力就越大。rvmgmF2tan人小結：小結： 解決圓周運動問題關鍵在于找出向心力的解決圓周運動問題關鍵在于找出向心力的來源來源 向心力公式、向心加速度公式雖然是從勻向心力公式、