陜西省安康市石泉縣高中物理 第2章 研究圓周運動 2.3 圓周運動的案例分析（問題探究式）課件 滬科版必修2.ppt

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第二章研究圓周運動,第三節(jié)圓周運動的案例分析,,2.知道向心力是圓周運動的物體沿半徑方向的合力，不管是勻速圓周運動還是變速圓周運動,1.通過日常生活中的常見例子，學會分析具體問題中的向心力來源,3.能運用勻速圓周運動規(guī)律分析和處理生活中的具體實例,學習目標：,1.做勻速圓周運動的物體受到向心力的作用，如何理解向心力？,?向心力是按效果命名的力,?任何一個力或幾個力的合力只要它的作用效果是使物體產生向心加速度，它就是物體所受的向心力,?不能認為做勻速圓周運動的物體除了受到另外物體的作用力外，還要受到向心力,復習回顧,2.試說出計算向心力、向心加速度的公式,?向心加速度的大小：,?向心力的方向：,始終指向圓心,?向心力的大小:,始終指向圓心,?向心加速度的方向：,,彎道上行駛的汽車,生活中的向心力,蕩秋千,過拱橋,如果你坐過過山車,在最高點和最低點有何感受？請交流一下你的感受。,問題探究,案例1游樂場中的圓周運動：過山車,,,在最高點,案例2水流星的圓周運動,在最高點,,在最高點,案例3汽車過拱形橋,1.汽車靜止在橋頂與通過橋頂是否為同種狀態(tài)？,2.汽車過拱橋橋頂的向心力如何產生？,方向如何？,問題探究,質量為m的汽車在凹橋上以速度v前進，橋面的圓弧半徑為r，重力加速度為g。求汽車通過橋的最低點時對橋面的壓力F。并討論若速度增大會發(fā)生什么情況?,,,問題探究,案例4車轉彎時所需向心力,外軌略高于內軌時：,火車受力：,豎直向下的重力G,火車的向心力：,由G和N的合力提供,垂直軌道面的支持力N,試推導：火車的限速為,為什么火車要限速？,由力的關系得：,由向心力公式得：,F,由幾何關系得：,問題探究,若火車速度與設計速度不同會怎樣？,過大時：外側軌道與輪之間有彈力,過小時：內側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,當火車提速后，如何對舊的鐵路彎道進行改造？內外軌的高度差h如何確定？,問題探究,問題探究,案例5汽車勻速轉彎,為什么高速公路轉彎處修建的外側高一些？,問題探究,例題,例1、一輛汽車勻速率通過半徑為R的圓弧拱形路面，關于汽車的受力情況，下列說法正確的是（）A、汽車對路面的壓力大小不變，總是等于汽車的重力B、汽車對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,BD,由上式和牛頓第三定律可知,解：根據牛頓第二定律,例2、質量為m的汽車以速度V，經過一個半徑為R的拱形橋，行駛到最高點時，汽車對橋面的壓力是多大？,解得支持力,汽車對橋的壓力,例題,例題,例3、火車以半徑R=900m轉彎，火車質量為8105kg，速度為30m/s，火車軌距l(xiāng)=1.4m，要使火車通過彎道時僅受重力與軌道的支持力，軌道應該墊的高度h？（θ較小時tanθ=sinθ）,,,,θ,,由力的關系得：,由向心力公式得：,由幾何關系得：,解：,=0.14m,例題,例4、質量為m的小球，用一條繩子系著在豎直平面內做圓周運動，小球到最高點時的速度為v，到達最低點時的速度為，則小球通過上述兩位置處時繩子所受的張力之差是()A.6mgB.5mgC.4mgD.2mg,A,,,,,例題,例5.如圖所示，質量可以不計的細桿的一端固定著一個質量為m的小球，另一端能繞光滑的水平軸O轉動.讓小球在豎直平面內繞軸O做半徑為l的圓周運動，小球通過最高點時的線速度大小為v下列說法中正確的是(),A、v不能小于,BCD,訓練鞏固,1．下列有關洗衣機脫水筒的脫水原理說法正確的是()A．水滴受離心力作用，而沿背離圓心的方向甩出B．水滴受到向心力，由于慣性沿切線方向甩出C．水滴受到的離心力大于它受到的向心力，從而沿切線方向甩出D．水滴與衣服間的附著力小于它所需的向心力，于是沿切線方向甩出,D,訓練鞏固,2．雜技演員表演“水流星”，在長為L＝1.6m的細繩的一端，系一個與水的總質量為m＝0.5kg的盛水容器，以繩的另一端為圓心，在豎直平面內做圓周運動，如圖所示.若“水流星”通過最高點時的速率為4m/s，則下列說法正確的是(取g＝10m/s2)()A．“水流星”通過最高點時，沒有水從容器中流出B．“水流星”通過最高點時，繩的拉力及容器底部受到的壓力均為零C．“水流星”通過最高點時，處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用D．“水流星”通過最高點時，繩子的拉力大小為5N,AB,訓練鞏固,3.有一列重為100t的火車，以72km/h的速率勻速通過一個內外軌一樣高的彎道，軌道半徑為400m.(g取10m/s2)(1)試計算鐵軌受到的側壓力；(2)若要使火車以此速率通過彎道，且使鐵軌受到的側壓力為零，我們可以適當傾斜路基，試計算路基傾斜角度θ的正切值.,訓練鞏固,4.有一列重為100t的火車，以72km/h的速率勻速通過一個內外軌一樣高的彎道，軌道半徑為400m.(g取10m/s2)(1)試計算鐵軌受到的側壓力；(2)若要使火車以此速率通過彎道，且使鐵軌受到的側壓力為零，我們可以適當傾斜路基，試計算路基傾斜角度θ的正切值.,F,“供需”平衡物體做勻速圓周運動,向心力公式的理解,從“供”“需”兩方面研究做圓周運動的物體,,課堂小結,處理勻速圓周運動問題的一般步驟：,（1）明確對象，找出圓周平面，確定圓心和半徑,（2）進行受力分析，畫出受力分析圖,（3）求出在半徑方向的合力，即向心力,（4）用牛頓第二定律結合勻速圓周運的特點列方程求解。,課堂小結,