課時(shí)物理生活中的圓周運(yùn)動(dòng)滕州五中高一任衍東第五周PPT課件

1、學(xué)習(xí)目標(biāo)v知識(shí)與技能1知道如果一個(gè)力或幾個(gè)力的合力的效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的向心力會(huì)在具體問(wèn)題中分析向心力的來(lái)源2能理解運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律分析和處理生產(chǎn)和生活中的具體實(shí)例3知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)，會(huì)求變速圓周運(yùn)動(dòng)中物體在特殊點(diǎn)的向心力和向心加速度第1頁(yè)/共28頁(yè)v過(guò)程與方法1通過(guò)對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析，滲透理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn)，提高學(xué)生分析和解決問(wèn)題的能力2通過(guò)勻速圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律也可以在變速圓周運(yùn)動(dòng)中使用，滲透特殊性和一般性之間的辯證關(guān)系，提高學(xué)生的分析能力 3通過(guò)對(duì)離心現(xiàn)象的實(shí)例分析，提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力第2頁(yè)/共28

2、頁(yè)v情感、態(tài)度與價(jià)值觀 1通過(guò)對(duì)幾個(gè)實(shí)例的分析，使學(xué)生明確具體問(wèn)題必須具體分析，理解物理與生活的聯(lián)系，學(xué)會(huì)用合理、科學(xué)的方法處理問(wèn)題 2通過(guò)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止的實(shí)例分析使學(xué)生明白事物都是一分為二的，要學(xué)會(huì)用一分為二的觀點(diǎn)來(lái)看待問(wèn)題 3養(yǎng)成良好的思維表述習(xí)慣和科學(xué)的價(jià)值觀 第3頁(yè)/共28頁(yè)教學(xué)重點(diǎn) 1理解向心力是一種效果力 2在具體問(wèn)題中能找到是誰(shuí)提供向心力的，并結(jié)合牛頓運(yùn)動(dòng)定律求解有關(guān)問(wèn)題教學(xué)難點(diǎn) 1具體問(wèn)題中向心力的來(lái)源 2關(guān)于對(duì)臨界問(wèn)題的討論和分析 3對(duì)變速圓周運(yùn)動(dòng)的理解和處理第4頁(yè)/共28頁(yè)復(fù)習(xí)提問(wèn)：1、什么叫向心加速度？、什么叫向心加速度？ 物理意義是什么？公式如何表達(dá)？物理意義是什

3、么？公式如何表達(dá)？2、什么叫向心力？公式如何表達(dá)？、什么叫向心力？公式如何表達(dá)？ 第5頁(yè)/共28頁(yè)思考：思考： 在平直軌道上勻在平直軌道上勻速行駛的火車，速行駛的火車，火車受幾個(gè)力作火車受幾個(gè)力作用？這幾個(gè)力的用？這幾個(gè)力的關(guān)系如何？那火關(guān)系如何？那火車轉(zhuǎn)彎時(shí)情況會(huì)車轉(zhuǎn)彎時(shí)情況會(huì)有何不同呢？有何不同呢？ 火車轉(zhuǎn)彎時(shí)是在火車轉(zhuǎn)彎時(shí)是在做圓周運(yùn)動(dòng)，那做圓周運(yùn)動(dòng)，那么是什么力提供么是什么力提供向心力？向心力？實(shí)例第6頁(yè)/共28頁(yè)車輪的構(gòu)車輪的構(gòu)造造火車車輪有突出的輪緣火車車輪有突出的輪緣第7頁(yè)/共28頁(yè) 鐵路的彎道鐵路的彎道內(nèi)外軌道一樣高2vFFmr向心力外軌對(duì)輪緣的彈力提供向心力外軌對(duì)輪緣的彈力提

4、供向心力. 靠這種辦靠這種辦法得到的向法得到的向心力缺點(diǎn)是心力缺點(diǎn)是什么？如何什么？如何解決這一實(shí)解決這一實(shí)際問(wèn)題？際問(wèn)題？第8頁(yè)/共28頁(yè)合作與探究合作與探究 請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)方案讓火車沿軌道安全通過(guò)彎請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)方案讓火車沿軌道安全通過(guò)彎道道設(shè)計(jì)方案思想簡(jiǎn)述設(shè)計(jì)方案思想簡(jiǎn)述 畫(huà)出草圖畫(huà)出草圖 簡(jiǎn)單計(jì)算說(shuō)明簡(jiǎn)單計(jì)算說(shuō)明 可行性分析可行性分析v【學(xué)生活動(dòng)學(xué)生活動(dòng)】設(shè)計(jì)火車彎道設(shè)計(jì)火車彎道v學(xué)生分組討論，提出可行性方案學(xué)生分組討論，提出可行性方案第9頁(yè)/共28頁(yè)GFNF合【方案剖析方案剖析】nFF合Rvmmg2tan火車轉(zhuǎn)彎規(guī)定火車轉(zhuǎn)彎規(guī)定臨界速度臨界速度: :tanvRg臨界解析：重力G與支持力FN的

5、合力F合是使火車轉(zhuǎn)彎的向心力第10頁(yè)/共28頁(yè)【最佳方案最佳方案】外軌略高于內(nèi)軌外軌略高于內(nèi)軌第11頁(yè)/共28頁(yè)【研究與討論】 如果火車在轉(zhuǎn)彎處的速度不等于如果火車在轉(zhuǎn)彎處的速度不等于規(guī)定速度，會(huì)發(fā)生怎樣情況？規(guī)定速度，會(huì)發(fā)生怎樣情況？ 第12頁(yè)/共28頁(yè)注意1、火車轉(zhuǎn)彎時(shí)向心力是水平的 從這個(gè)例子我們進(jìn)一步知道從這個(gè)例子我們進(jìn)一步知道 ：2、向心力是按效果命名的力，如果認(rèn)為做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體除了受到另外物體的作用，還要再受到一個(gè)向心力，那就不對(duì)了。第13頁(yè)/共28頁(yè)【物理與生活】 20082008年年4 4月月1818日，我國(guó)鐵路進(jìn)行了第六次大提速，時(shí)速將達(dá)日，我國(guó)鐵路進(jìn)行了第六次大提速，

6、時(shí)速將達(dá)200200公里以上，這必公里以上，這必將為我國(guó)經(jīng)濟(jì)騰飛注入新的活力。假設(shè)你是一位從事鐵路設(shè)計(jì)的工程師，你認(rèn)為將為我國(guó)經(jīng)濟(jì)騰飛注入新的活力。假設(shè)你是一位從事鐵路設(shè)計(jì)的工程師，你認(rèn)為火車提速有必要對(duì)鐵路拐彎處進(jìn)行改造嗎？應(yīng)如何改造？火車提速有必要對(duì)鐵路拐彎處進(jìn)行改造嗎？應(yīng)如何改造？第14頁(yè)/共28頁(yè) 公路上的拱公路上的拱形橋是常見(jiàn)的，形橋是常見(jiàn)的，汽車過(guò)橋時(shí)，汽車過(guò)橋時(shí)，也可以看做圓也可以看做圓周運(yùn)動(dòng)。那么周運(yùn)動(dòng)。那么是什么力提供是什么力提供汽車的向心力汽車的向心力呢？呢？思考：思考：實(shí)例第15頁(yè)/共28頁(yè)討論 質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為R，試畫(huà)出受力分析圖

7、，分析汽車通過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力 第16頁(yè)/共28頁(yè)拓展拓展 下面自己分析汽車通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，汽車對(duì)橋的壓力比汽車的重力大些還是小些?第17頁(yè)/共28頁(yè)用模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分用模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析析注意觀察指針的偏轉(zhuǎn)大小注意觀察指針的偏轉(zhuǎn)大小第18頁(yè)/共28頁(yè)汽車對(duì)橋面的壓力汽車對(duì)橋面的壓力超重失重狀態(tài)超重失重狀態(tài)最高點(diǎn)最高點(diǎn)最低點(diǎn)最低點(diǎn)2vNGmGr2vN G mGr 小結(jié)：小結(jié)：第19頁(yè)/共28頁(yè)地球可以看做一個(gè)巨大的地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑。會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣球的半徑。會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度的情況：速度大到一定程度時(shí)，地面對(duì)

8、車的支持力是零？時(shí)，地面對(duì)車的支持力是零？這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少？力是多少？思考與討論思考與討論該“思考與討論”中描述的情景其實(shí)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，不過(guò)不是在汽車上，而是在航天飛機(jī)中 第20頁(yè)/共28頁(yè)分析 假設(shè)宇宙飛船總質(zhì)量為M，它在地球表面附近繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),速率為V，其軌道半徑近似等于地球半徑R，航天員質(zhì)量為m，宇宙飛船和航天員受到的地球引力近似等于他們?cè)诘孛嫔系闹亓υ嚽笞搶?duì)宇航員的支持力通過(guò)求解你可以得出什么結(jié)論?第21頁(yè)/共28頁(yè)F=rvm2提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力當(dāng)當(dāng) “供供”“”“需需”平衡平衡時(shí)，物體做圓周時(shí)，物體做

9、圓周運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)想一想：想一想：當(dāng)當(dāng) “供”“需”不平衡時(shí)，物體將如何運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體將如何運(yùn)動(dòng)呢？呢？第22頁(yè)/共28頁(yè)觀察觀察第23頁(yè)/共28頁(yè)1 1、定義、定義： 當(dāng)向心力突然消失或者指向圓心的合力不足當(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)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)。動(dòng)。實(shí)例第24頁(yè)/共28頁(yè)用離心機(jī)把體用離心機(jī)把體溫計(jì)的水銀柱溫計(jì)的水銀柱甩回玻璃泡內(nèi)甩回玻璃泡內(nèi)制作棉花糖的原理：制作棉花糖的原理：內(nèi)筒與洗衣機(jī)的脫水筒相似，里面加入白砂糖，內(nèi)筒與洗衣機(jī)的脫水筒相似，里面加入白砂糖，加熱使糖熔化成糖汁。內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的加熱使糖熔化成糖汁。內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的糖汁就做離心運(yùn)動(dòng)，從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去，糖汁就做離心運(yùn)動(dòng)，從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去，成為絲狀到達(dá)溫度較低的外筒，并迅速冷卻凝成為絲狀到達(dá)溫度較低的外筒，并迅速冷卻凝固，變得纖細(xì)雪白，像一團(tuán)團(tuán)棉花。固，變得纖細(xì)雪白，像一團(tuán)團(tuán)棉花。第25頁(yè)/共28頁(yè)一、鐵路的彎道 1討論向心力的來(lái)源： 2外軌高于內(nèi)軌時(shí)重力與支持力的合力是使火車轉(zhuǎn)彎的向心力 3討論：為什么轉(zhuǎn)彎處的半徑和火車運(yùn)行速度有條件限制?二、拱形橋1思考：汽車過(guò)拱形橋時(shí)，對(duì)橋面的壓力與重力誰(shuí)大?2圓