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(xué)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(xué)習(xí)目標(biāo)：,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(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力,?不能認(rèn)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(fù)習(xí)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?。??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?shù)南蛐牧θ绾萎a(chǎn)生？,方向如何？,問題探究,質(zhì)量為m的汽車在凹橋上以速度v前進(jìn)，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(zhuǎn)彎時所需向心力,外軌略高于內(nèi)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(dǎo)：火車的限速為,為什么火車要限速？,由力的關(guān)系得：,由向心力公式得：,F,由幾何關(guān)系得：,問題探究,若火車速度與設(shè)計速度不同會怎樣？,過大時：外側(cè)軌道與輪之間有彈力,過小時：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,當(dāng)火車提速后，如何對舊的鐵路彎道進(jìn)行改造？內(nèi)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(zhuǎn)彎,為什么高速公路轉(zhuǎn)彎處修建的外側(cè)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(guān)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(jù)牛頓第二定律,例2、質(zhì)量為m的汽車以速度V，經(jīng)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(zhuǎn)彎，火車質(zhì)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(yīng)該墊的高度h？（θ較小時tanθ=sinθ）,,,,θ,,由力的關(guān)系得：,由向心力公式得：,由幾何關(guān)系得：,解：,=0.14m,例題,例4、質(zhì)量為m的小球，用一條繩子系著在豎直平面內(nèi)做圓周運動，小球到最高點時的速度為v，到達(dá)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(zhì)量可以不計的細(xì)桿的一端固定著一個質(zhì)量為m的小球，另一端能繞光滑的水平軸O轉(zhuǎn)動.讓小球在豎直平面內(nèi)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(xùn)練鞏固,1．下列有關(guān)洗衣機(jī)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(xùn)練鞏固,2．雜技演員表演“水流星”，在長為L＝1.6m的細(xì)繩的一端，系一個與水的總質(zhì)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(nèi)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(xùn)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(nèi)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(cè)壓力；(2)若要使火車以此速率通過彎道，且使鐵軌受到的側(cè)壓力為零，我們可以適當(dāng)傾斜路基，試計算路基傾斜角度θ的正切值.,訓(xùn)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(nèi)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(cè)壓力；(2)若要使火車以此速率通過彎道，且使鐵軌受到的側(cè)壓力為零，我們可以適當(dāng)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(jié),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(jìn)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(jié)合勻速圓周運的特點列方程求解。,課堂小結(jié),