高中物理必修2教案與課件5-5生活中的圓周運動1

1、生活中的圓周運動知識回顧o 物體做圓周運動時，受力有何共同點n 物體要受到指向圓心的向心力o 向心力的特點n 方向：總是指向圓心n 大?。簉vmFn2分析做圓周運動的物體受力情況OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mgFrvm2“供需供需”平衡平衡 物體做勻速圓周運動提供物體做勻速圓周運動的力物體做勻速圓周運動所需的力向心力公式的理解=從從“供供” “需需”兩方面兩方面研究做圓周運動的物體賽道的設(shè)計實例研究1火車過彎o 火車以半徑R= 300 m在水平軌道上轉(zhuǎn)彎，火車質(zhì)量為8105kg，速度為30m/s。鐵軌與輪之間的動摩擦因數(shù)=0.25。OmgFNFfRvmFf2 設(shè)向心力由

2、軌道指向圓心的靜摩擦力提供 代入數(shù)據(jù)可得： Ff=2.4106N但軌道提供的靜摩擦力最大值：Ff靜m=mg=1.96106N“供需供需”不平衡，如何解決？不平衡，如何解決？研究與討論1、請設(shè)計一個方案讓火車沿軌道安全通過彎道？實際火車與軌道設(shè)計中，實際火車與軌道設(shè)計中，利用輪緣可增加小部分的向心力；利用輪緣可增加小部分的向心力；墊高外軌可增加較多的向心力。墊高外軌可增加較多的向心力。2、最佳方案 火車以半徑R= 900 m轉(zhuǎn)彎，火車質(zhì)量為8105kg ，速度為30m/s，火車軌距l(xiāng)=1.4 m，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？（較小時tan=sin）FNmgFht

3、anmgFsinlhRvmF2由力的關(guān)系得：由向心力公式得：由幾何關(guān)系得：解：Rglvh2=0.14m研究與討論3、若火車速度與設(shè)計速度不同會怎樣？外側(cè)外側(cè)內(nèi)側(cè)內(nèi)側(cè)F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FNFN4、若火車車輪無輪緣，火車速度過大或過小時將向哪側(cè)運動？過大時：火車向外側(cè)運動過小時：火車向內(nèi)側(cè)運動FNmg離心向心向心、圓周、離心運動“供”“需”是否平衡決定物體做何種運動供提供物體做圓周運動的力需物體做勻速圓周運動所需的力F=rvm2勻速圓周運動Frvm2向心運動列車速度過快，造成翻車事故實例研究2過拱橋1、汽車過拱橋是豎

4、直面內(nèi)圓周運動的典型代表2、研究方法與水平面內(nèi)圓周運動相同比較在兩種不同橋面，橋面受力的情況，設(shè)車質(zhì)量為m，橋面半徑為R，此時速度為v。mgRvmmgFN2mgRvmmgFN2GFNGFN失重超重aa最高點最低點研究與討論1、若速度過快，汽車做何種運動？提供的向心力不足，做離心運動，離開橋面做平拋運動2、有無可能做這樣的運動？若可能應(yīng)滿足怎樣的條件？GFNgrvFrvmmgFNN02過山車水流星研究圓周運動的要點o 從“供”“需”兩方面來進行研究o “供”分析物體受力，求沿半徑方向的合外力o “需”確定物體軌道，定圓心、找半徑、用公式，求出所需向心力o “供”“需”平衡做圓周運動練習2 飛車走壁o 摩托車飛車走壁，請分析受力情況，解釋現(xiàn)象練習3如圖為過山車軌道的一部分，若要使車廂能安全通過圓形軌道，車廂應(yīng)從多高處釋放？不計一切摩擦與阻力。Rh？實際火車車輪與鐵軌模型2、優(yōu)點 1、做圓周運動時向心力由哪些力提供？ 摩擦力、輪緣與鐵軌間的彈力的合力提供F1FfF1Ff3、缺點結(jié)構(gòu)簡單，便于實現(xiàn)輪緣與鐵軌有擠壓，車輪與鐵軌都有磨損墊高外軌 利用支持力的分力提供一部分向心力，達到“供需”平衡。2、優(yōu)點 1、做圓周運動時向心力由哪些力提供？3、缺點可以減少對摩擦力的需要需要改造鐵路，設(shè)計施工難度大討論3、若汽車沿圓弧橋面從頂端下滑，分析汽車的運動情況。R分析：由物體重力及支持力沿半徑方向