【世紀(jì)金榜】高中物理 5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)（情境互動(dòng)課型） 必修2

7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)1仔細(xì)觀察視頻，思考飛機(jī)在轉(zhuǎn)彎時(shí)機(jī)身為什么要發(fā)生傾斜？2仔細(xì)觀察下面兩幅圖片，研究工程師們?cè)O(shè)計(jì)的公路彎道有什么特點(diǎn)？并思考為什么要這樣設(shè)計(jì)？31.知道向心力是所有做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的半徑方向的合力。2.通過日常生活中的常見例子，學(xué)會(huì)分析具體問題中的向心力來源。3.能運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析和處理生活中的具體實(shí)例。（重點(diǎn)）（難點(diǎn)）4一、鐵路的彎道問題1：火車車輪與鐵軌的構(gòu)造是怎樣的？輪緣5問題2：在平直軌道上勻速行駛的火車受幾個(gè)力作用？這幾個(gè)力的關(guān)系如何？

6GFN外軌對(duì)輪緣的彈力提供向心力.F問題3：如果火車在水平彎道上轉(zhuǎn)彎，試分析其受力情況及向心力的來源。此種方式的缺點(diǎn)是什么？如何解決這一問題？7當(dāng)外軌略高于內(nèi)軌時(shí)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力是由G和FN的合力提供。請(qǐng)分析火車受力情況并畫出受力示意圖hFL火車規(guī)定的行駛速度F=mgtanθ=FNG89若火車速度與設(shè)計(jì)速度不同會(huì)怎樣?外側(cè)內(nèi)側(cè)Fθ過大時(shí)：外側(cè)軌道與輪之間有彈力過小時(shí)：內(nèi)側(cè)軌道與輪之間有彈力需要輪緣提供額外的彈力滿足向心力的需求FN′FN′FNmg10θ【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練1】火車以半徑R=900m轉(zhuǎn)彎,火車質(zhì)量為8×105

kg,速度為30

m/s,火車軌距l(xiāng)=1.4m,要使火車通過彎道時(shí)僅受重力與軌道的支持力,軌道應(yīng)該墊的高度h為多少?(θ較小時(shí)tanθ=sinθ)11FNmgFθh由力的關(guān)系得:由向心力公式得:由幾何關(guān)系得:解析：=0.14m由于θ很小，所以tanθ≈sinθ互動(dòng)探究：若某條鐵路需要提高火車行駛速度，鐵路彎道部分應(yīng)怎么改造？12二、拱形橋仔細(xì)觀察汽車通過拱橋時(shí)的受力情況，你能發(fā)現(xiàn)汽車受力的變化規(guī)律嗎？131.分析汽車的受力情況GFN2.找圓心圓心O3.確定F合即Fn的方向Fn4.列方程注意公式中v用汽車過橋頂時(shí)的瞬時(shí)速度情形一：凸形橋Fn141.分析汽車的受力情況GFN2.找圓心圓心03.確定F合即Fn的方向Fn4.列方程注意公式中v用汽車過橋底時(shí)的瞬時(shí)速度情形二：凹形橋+Fn15比較三種橋面受力的情況FN=G16汽車對(duì)橋面的壓力超重、失重狀態(tài)最高點(diǎn)最低點(diǎn)失重超重規(guī)律總結(jié)17【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練2】一個(gè)質(zhì)量為m的小球，用一長為R的輕質(zhì)細(xì)繩的一端拴住，細(xì)繩的另一端固定，要使小球能在豎直平面內(nèi)做完整的圓周運(yùn)動(dòng)，小球通過最高點(diǎn)時(shí)的速度滿足什么條件？解題關(guān)鍵：1.細(xì)線只能提供拉力不能提供支持力；2.小球做圓周運(yùn)動(dòng)，沿半徑方向的合力提供向心力；3.在最高點(diǎn)，速度不同，細(xì)線的拉力會(huì)發(fā)生變化。18解析：小球到達(dá)最高的臨界條件是：繩的拉力最?。‵=0），重力提供向心力，則：能過最高點(diǎn)的條件：19三、航天器中的失重現(xiàn)象[思考與討論]地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋。若汽車沿南北方向行駛，且不斷加速。請(qǐng)思考：會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度時(shí)，地面對(duì)車的支持力是0？此時(shí)汽車處于什么狀態(tài)？駕駛員與座椅間的壓力是多少？駕駛員軀體各部分間的壓力是多少？駕駛員此時(shí)可能有什么感覺？20當(dāng)航天員在太空中自身的重力提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力時(shí)，航天員處于完全失重狀態(tài)21四、離心運(yùn)動(dòng)221.定義：當(dāng)向心力突然消失或者指向圓心的合力不足時(shí)，物體做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，叫做離心運(yùn)動(dòng)。23離心拋擲離心脫水離心分離離心甩干2.離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用與防止,你知道哪些離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用？2425【對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練3】細(xì)繩一端系一質(zhì)量為M=0.6kg的物體A,靜止在水轉(zhuǎn)臺(tái)上,另一端通過光滑小孔吊著質(zhì)量m=0.3kg的物體B,M的中心距圓孔0.2m,已知M與轉(zhuǎn)臺(tái)平面間的最大靜摩擦力是2N,現(xiàn)使此轉(zhuǎn)臺(tái)繞中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng),問ω在什么范圍內(nèi)B會(huì)處于靜止?fàn)顟B(tài)？AB解題關(guān)鍵：1.A做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由什么力提供？2.B靜止時(shí)，A做什么運(yùn)動(dòng)？3.A所受摩擦力是哪種摩擦力？A與轉(zhuǎn)臺(tái)間發(fā)生滑動(dòng)的臨界條件是什么？26解析：當(dāng)A即將向圓心滑動(dòng)時(shí)

F－ｆ=對(duì)于B，F(xiàn)=mg

………②………①①②聯(lián)得當(dāng)A即將背離圓心滑動(dòng)時(shí)

F＋ｆ=………③

對(duì)于B，F(xiàn)=mg

………④③④聯(lián)得271.火車轉(zhuǎn)彎受力特點(diǎn)：由于外側(cè)高于內(nèi)側(cè)，重力和支持力的合力提供向心力F=mgtanα=

mRv2v=gRtanα轉(zhuǎn)彎限速取決于拐彎半徑和斜面傾角282.汽車過拱橋重力G與支持力FN為汽車提供過拱橋的向心力則：若是凹形圓橋面若是凸形圓橋面則：291.（多選）一輛汽車勻速通過半徑為R的凸形路面,關(guān)于汽車的受力情況,下列說法正確的是()A.汽車對(duì)路面的壓力大小不變,總是等于汽車的重力B.汽車對(duì)路面的壓力大小不斷發(fā)生變化,總是小于汽車所受重力C.汽車的牽引力不發(fā)生變化D.汽車的牽引力逐漸變小BC302.（多選）宇航員在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的空間站中處于完全失重狀態(tài)，下列說法正確的是（）

A.宇航員仍受重力的作用B.宇航員受力平衡C.宇航員受的重力等于所需的向心力D.宇航員不受重力的作用AC313.如圖所示，雜技演員在表演“水流星”，用長為1.6m輕繩的一端，系一個(gè)總質(zhì)量為0.5kg的盛水容器，盛水容器以繩的另一端為圓心，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，若“水流星”通過最高點(diǎn)的速度為4m/s，g取10m/s2，則下列說法正確的是（）A.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，有水從容器中流出B.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，繩的張力及容器的底部受到的壓力均為零C.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用D.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，繩子的拉力大小為5NMNvORB324.如圖所示，光滑圓盤中心有一個(gè)小孔，用細(xì)繩穿過小孔，兩端各系一小球A、B，A、B等質(zhì)量，盤上的小球A做半徑為r=20cm的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，要保持B球靜止，A球的角速度多大？