圓周運動實例分析導(dǎo)學(xué)案

1、2019-2019高一物理必修二導(dǎo)學(xué)案 編制人：鐘貴林 審核人： 領(lǐng)導(dǎo)簽字： 編號：007班級： 小組： 姓名： 組內(nèi)評價： 系列1、2 第二章 勻速圓周運動 第3節(jié)圓周運動的實例分析【課程目標(biāo)】1.理解圓周運動的規(guī)律，了解圓周運動的應(yīng)用,分析向心力的來源2知道向心力和向心加速度公式也適用于非勻速圓周運動，會對非勻速圓周運動中物體在特殊點進行動力學(xué)分析。學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能分析解決豎直平面內(nèi)和水平面內(nèi)物體的圓周運動的動力學(xué)問題;知道離心現(xiàn)象和物體做離心運動的條件。2.自主學(xué)習(xí)，合作探究，提高學(xué)生物理建模能力和用運動定律解動力學(xué)問題的能力3.全力投入，積極思考，培養(yǎng)嚴謹?shù)目茖W(xué)態(tài)度和正確的價值觀重、難

2、點：運用牛頓運動定律分析豎直平面內(nèi)和水平面內(nèi)物體的圓周運動的實例 課前預(yù)習(xí)案一知識鏈接-描述圓周運動的動力學(xué)分析： (1). 向心力是做勻速圓周運動的物體受到的指向 的 .向心力是根據(jù) 命名的，可以是某一性質(zhì)力，也可以是幾個性質(zhì)力的合力，也可以是某一性質(zhì)力的分力作用效果是只改變物體速度 ，不改變速度 。向心力始終指向 與速度方向垂直，其大小為 F向=ma向 = = =42mR/T2 = 42mf2R ( 其中m為物體質(zhì)量，R為圓軌道半徑，T為 ，f為 )(2). 向心加速度是物體受向心力作用產(chǎn)生的，其方向一定指向 ，大小為a向 = 42R/T2 = 42f2R ( 其中R為圓軌道半徑，T為 ，

3、f為 )2 新知呈現(xiàn)（1） 汽車過拱橋豎直平面內(nèi)的圓周運動 質(zhì)量為m的汽車以速度v過拱橋的兩種情況對比 模型思路過半徑為R的凸橋最高點過半徑為R的凹橋的最低點受力分析，向心力的來源規(guī)定向心力方向為正方向，用牛頓第二定律列方程牛頓第三定律F壓N ， F壓總小于G, 失重F壓N ， F壓總大于G, 超重討論v增大，F(xiàn)壓減??；當(dāng)v增大到時，F(xiàn)壓0v增大，F(xiàn)壓增大說明汽車過凸橋時，0v<時，0<Nmg；當(dāng)v時，N0；當(dāng)v>時，汽車將脫離橋面，發(fā)生危險（二）旋轉(zhuǎn)秋千（圓錐擺模型）和火車轉(zhuǎn)彎水平面內(nèi)的圓周運動（1） “旋轉(zhuǎn)秋千”運動可簡化為圓錐擺模型，如圖(在右圖中完成受力分析示意圖)(

4、)向心力來源：物體所受 力的和懸線對它的 力的合力提供勻速圓周運動的向心力。()動力學(xué)關(guān)系：已知擺球質(zhì)量m, 擺線長L,擺線與豎直方向夾角為. 由牛頓第二定律: mgtan_ ，又rLsin，則角速度 ;線速度大小v= ;周期T ；擺線上的拉力大小F= 2火車轉(zhuǎn)彎()火車輪緣結(jié)構(gòu)： 如圖所示，火車的車輪有凸出的輪緣，車輪輪緣在兩軌道內(nèi)側(cè)，這種結(jié)構(gòu)，主要是限制火車運行的軌跡，防止脫軌。()向心力的來源：如果轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高，外側(cè)車輪 擠壓 ，使外軌發(fā)生形變， 對 的彈力提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力。如果外軌高于內(nèi)軌，軌道平面與水平面夾角為，如圖(a)、(b)所示，可使車輪的輪緣與內(nèi)外軌均無擠壓.轉(zhuǎn)彎時

5、由 力和 力的合力提供向心力，火車速度大小v0= 。（）規(guī)定速度大?。涸O(shè)軌道間距為L，兩軌道高度差為h，轉(zhuǎn)彎半徑為R，火車質(zhì)量為M。根據(jù)三角形知識可得，sin = ，由火車的受力情況可得：tan 。因為角很小，所以sin tan ，故F 。又因為FMV02/R，所以車速v0 。由于火車軌道建成后，h、L、R各量是確定的，所以火車轉(zhuǎn)彎時的車速應(yīng)當(dāng)是一個定值。當(dāng)火車行駛速度v與規(guī)定速度v0不相等時，火車所需向心力不再僅有重力和彈力的合力提供，此時軌道對火車輪緣有擠壓作用，具體情況如下：當(dāng)火車行駛速度 時，外軌道對輪緣有側(cè)壓力。當(dāng)火車行駛速度 時，內(nèi)軌道對輪緣有側(cè)壓力。（三）離心運動1定義：物體沿圓

6、周運動的 或 的運動叫做離心運動2原因: 合外力提供的向心力不足或 。3應(yīng)用:離心機械-利用離心運動的機械。如：洗衣機的脫水筒；科研生產(chǎn)中的離心機。我的疑惑：請將預(yù)習(xí)中不能解決的問題寫下來，供課堂解決課內(nèi)探究案 探究點一：豎直平面內(nèi)的圓周運動的兩種模型問題1. 輕繩模型（無支撐)：如圖所示，長L=0.4m細繩系質(zhì)量M=2.5kg小球豎直平面內(nèi)做圓周運動，通過最高點時速度大小為v （g=10m/s2） 若v=4m/s,細繩對小球拉力多大？ 小球通過最高點的最小速度多大？此時細繩對小球拉力多大？針對訓(xùn)練1、質(zhì)量為m的小球在位于豎直平面內(nèi)的半徑為R的圓形軌道內(nèi)做圓周運動，球通過軌道最高點時對軌道彈力

7、大小為3mg,小球此時速度多大？球通過軌道最高點的速度能否等于？(g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?歸納總結(jié)-輕繩模型：繩系小球或在軌道內(nèi)側(cè)運動的小球(軌道半徑為r,球質(zhì)量為m)，在最高點時的臨界狀態(tài)為只受重力，則mg ，則v 。在最高點時：v時，拉力或壓力為 。v >時，物體受向下的拉力或壓力。v <時，物體不能達到最高點。滿足臨界條件彈力為 時，物體臨界速度為v臨，即通過最高點速度最小值為vmin= 。問題2 ：桿模型（有支撐）：如圖，在細輕桿上固定小球或在管形軌道內(nèi)運動的小球(球質(zhì)量為m )，小球在豎直平面內(nèi)做半徑為r圓周運動，球在最高點速度為v v0時，小球受向上的支持力N 。0<

8、v<時，小球受向上的支持力0<N<mgv 時，小球只受重力作用。 v 時，小球受向下的拉力或壓力。歸納總結(jié)-輕桿模型: 即桿類的臨界速度為v臨0,即在最高點速度最小值為vmin= 。此時,彈力不為零針對訓(xùn)練2. 質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)的圓管軌道內(nèi)運動，小球的直徑略小于圓管的直徑，如圖。小球以速度V通過最高點時對圓管外壁的壓力恰好為mg，則小球以速度V/2通過圓管的最高點時()A小球?qū)A管內(nèi)、外壁均無壓力 B小球?qū)A管外壁的壓力等于mg/2C小球?qū)A管內(nèi)壁的壓力等于mg/2 D小球?qū)A管內(nèi)壁的壓力等于mg探究點二:水平面內(nèi)的圓周運動問題3.如圖，玻璃球沿碗的內(nèi)壁在水平面內(nèi)做速度為v的勻速圓周運動（若忽略摩擦），圓周運動半徑為R.這時球受到的力有： ；若碗壁與豎直方向夾角為，玻璃球質(zhì)量為m,求出玻璃球?qū)ν氡诘膲毫Υ笮?？針對?xùn)練3.高速公路的拐彎處路面都建成外高內(nèi)低，即當(dāng)車向右拐彎時，司機左側(cè)的路面比右側(cè)的要高一些，路面與水平面間的夾角為。設(shè)拐彎路段是半徑為R的圓弧，要使車速為v時車輪與路面之間橫向（即垂直于前進方向）摩擦力等于零，下列關(guān)系正確的是（ ）A.sin=v2/(gR) B.tan=2v2/(gR) C.tan=v2/(gR) D.tan=gR/v