高中物理 必修二《圓周運(yùn)動(dòng)》單元教學(xué)設(shè)計(jì)

單元主題與內(nèi)容學(xué)情教情分析本章是必修課程的第六章。第五章主要以平拋運(yùn)動(dòng)為例，討論處理勻變速曲線運(yùn)動(dòng)的方法。而本章則是處理生活中常見的一一類運(yùn)動(dòng)一圓周運(yùn)動(dòng)，它屬于曲線運(yùn)動(dòng)，但卻不是勻變速曲線運(yùn)動(dòng)，即加速度不恒定的曲線運(yùn)動(dòng)。圓周運(yùn)動(dòng)的研究思路與前面所學(xué)內(nèi)容的研究思路是一致的，即首先描述運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，然后分析做這種運(yùn)動(dòng)的受力條件和初速度條件?？梢哉f，本章實(shí)際上是運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)在曲線運(yùn)動(dòng)特例圓周運(yùn)動(dòng)上的具體應(yīng)用，是學(xué)生所學(xué)運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)知識(shí)的進(jìn)一步拓展和延伸。從整體上看，研究對(duì)象的運(yùn)動(dòng)和受力情況由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，是學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)與相互作用認(rèn)識(shí)逐步深人的過程。主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:-是機(jī)械運(yùn)動(dòng)從簡(jiǎn)單的直線運(yùn)動(dòng)到相對(duì)復(fù)雜的勻變速曲線運(yùn)動(dòng)(平拋運(yùn)動(dòng))，再到非勻變速曲線運(yùn)動(dòng)(圓周運(yùn)動(dòng))。二是物體所受的外力從恒力到變力。本章的內(nèi)容安排除了關(guān)注發(fā)展學(xué)生的運(yùn)動(dòng)與相互作用觀念，還緊密聯(lián)系生產(chǎn)、生活實(shí)際，涉及豐富的模型建構(gòu)和推理過程。另外，本章內(nèi)容也是培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究素養(yǎng)的重要載體，是發(fā)展學(xué)生社會(huì)責(zé)任的良好素材。本章按照“圓周運(yùn)動(dòng)的描述一圓周運(yùn)動(dòng)的受力分析-圓周運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系實(shí)際問題”的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行編排，突出物理觀念的形成，以及科學(xué)思維與科學(xué)探究能力的發(fā)展。從內(nèi)容及其結(jié)構(gòu)上主要突出以下三點(diǎn):強(qiáng)調(diào)科學(xué)探究。課程標(biāo)準(zhǔn)以學(xué)生“必做實(shí)驗(yàn)”的形式要求‘探究向心力大小與半徑、角速度、質(zhì)量的關(guān)系”。由于要突出實(shí)驗(yàn)探究，教材弱化了向心加速度的理論分析，在通過實(shí)驗(yàn)探究得出向心力的表達(dá)式后，再根據(jù)牛頓第二定律推導(dǎo)向心加速度公式。2.突出內(nèi)容的彈性，為因材施教留出空間。首先討論勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，然后應(yīng)用牛頓第二定律討論向心加速度，最后把應(yīng)用矢量運(yùn)算和極限思想討論向心加速度的方向作為“拓展學(xué)習(xí)”內(nèi)容。3.突出知識(shí)的結(jié)構(gòu)化。通過問題、思考與討論、拓展學(xué)習(xí)等欄目，揭示知識(shí)間的聯(lián)系或者引人概念的物理意義。核心素養(yǎng)目標(biāo)1.物理觀念 通過對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的研究，理解線速度、角速度和周期的概念，知道線速度、角速度、周期之間的關(guān)系；理解向心加速度和向心力的概念，知道向心加速度和線速度、角速度的關(guān)系式；知道向心力大小與哪些因素有關(guān)。學(xué)會(huì)用圖像、關(guān)系式等多種方式認(rèn)識(shí)和表達(dá)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，發(fā)展學(xué)生的運(yùn)動(dòng)與相互作用的物理觀念。2.科學(xué)思維 能在建立勻速圓周運(yùn)動(dòng)模型基礎(chǔ)上，運(yùn)用極限法理解線速度的瞬時(shí)性。能運(yùn)用數(shù)學(xué)知識(shí)推導(dǎo)角速度的單位，培養(yǎng)學(xué)生推理論證的能力。通過對(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)，提高分析和解決問題的能力。通過勻速圓周運(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。3.科學(xué)探究依托實(shí)驗(yàn)“感受向心力”、“探究向心力大小的表達(dá)式”，使學(xué)生在提出問題、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)、器材選取、數(shù)據(jù)處理、發(fā)現(xiàn)物理規(guī)律、得出結(jié)論、分析改進(jìn)等方面得到鍛煉。4.科學(xué)態(tài)度與責(zé)任。 在研究圓周運(yùn)動(dòng)的過程中，通過極限思想和數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用，體會(huì)學(xué)科知識(shí)間的聯(lián)系，建立普遍聯(lián)系的觀點(diǎn)。通過對(duì)幾個(gè)圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例的分析，使學(xué)生明確具體問題必須具體分析，理解物理與生活的聯(lián)系，學(xué)會(huì)用合理、科學(xué)的方法處理問題。養(yǎng)成良好的思維表述習(xí)慣和科學(xué)的價(jià)值觀，體會(huì)實(shí)驗(yàn)的意義，激發(fā)學(xué)習(xí)物理的興趣。分專題設(shè)計(jì)重難點(diǎn)分析及達(dá)成評(píng)價(jià)、課時(shí)安排設(shè)計(jì)專題一：圓周運(yùn)動(dòng)課時(shí)：1課時(shí)重難點(diǎn)：角速度的物理意義和對(duì)勻速圓周運(yùn)動(dòng)是變速曲線運(yùn)動(dòng)的理解。為了突破難點(diǎn)可以采取:(1)閱讀教材,讓學(xué)生對(duì)涉及的物理量有初步了解:(2)通過設(shè)置類比情境分析、設(shè)計(jì)問題鏈展開討論等,逐步加強(qiáng)學(xué)生對(duì)線速度、角速度,周期之間的關(guān)系理解。(3)課堂上通過提問,討論交流和課堂鞏固練習(xí)等環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測(cè)；(4)課下通過課后作業(yè).進(jìn)一步鞏固概念、規(guī)律。目標(biāo)：通過任務(wù)引領(lǐng)，找到研究圓周運(yùn)動(dòng)的物理量及各物理量之間的關(guān)系。開展觀察、討論交流、分析總結(jié)等學(xué)習(xí)活動(dòng).形成正確的物理觀念,培養(yǎng)學(xué)生實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度；通過極限思想和數(shù)學(xué)知識(shí)的應(yīng)用.體會(huì)學(xué)科知識(shí)間的聯(lián)系,促進(jìn)科學(xué)思維能力的發(fā)展。專題二：向心力課時(shí)：2課時(shí)；重難點(diǎn)：向心力的來源和向心力演示器的實(shí)驗(yàn)原理。突破方式：(1)通過演示實(shí)驗(yàn),讓學(xué)生過論、歸納出向心力的來源:能夠明確向心力的來源。分析運(yùn)動(dòng)物體受力情況,考查學(xué)生對(duì)向心力的認(rèn)識(shí)和理解；（2）設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),在定性和定量研究的基礎(chǔ)上.突破將間接測(cè)最量轉(zhuǎn)化成具體的直接測(cè)量量的思維障礙:熟悉向心力演示器的實(shí)驗(yàn)原理，并能通過學(xué)生實(shí)驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證；（3）給學(xué)生提供必要的實(shí)驗(yàn)器材學(xué)生設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn).探究影響向心力的因素:同時(shí)制作必要的做課視頻.輔助探究能力不強(qiáng)的同學(xué)的學(xué)習(xí)為他們提供可參考的范例。運(yùn)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律解決圓周運(yùn)動(dòng)問題；選取有代表性的題目進(jìn)行學(xué)習(xí)效果反饋,從多角度考察學(xué)生對(duì)基本規(guī)律的理解。向心加速度課時(shí)：1課時(shí)重難點(diǎn)：向心加速度方向:大小的確定和向心加速度大小的推導(dǎo)。突破方式：（1）閱讀教材,讓學(xué)生對(duì)向心加速度有初步認(rèn)識(shí);（2）由加速度的概念.引導(dǎo)學(xué)生建立模型.（3）提供必要的實(shí)驗(yàn)器材，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)盤.利用手機(jī)軟件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn),進(jìn)行驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)。制作必要的微課視頻.輔助探究。利用數(shù)形結(jié)合推導(dǎo)向心加速度表達(dá)式:向心加速度大小的不同表達(dá)式的應(yīng)用通過提問討論交流和課堂鞏固練習(xí)等環(huán)節(jié)進(jìn)行過程性檢測(cè)和評(píng)價(jià):目標(biāo)：對(duì)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例進(jìn)行分析，根據(jù)牛頓第二定律可知做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的加速度方向和大小:;通過建模.推導(dǎo)出向心加速度表達(dá)式；建立模型推導(dǎo)向心加速度的表達(dá)式.培養(yǎng)學(xué)生的建模能力。通過推導(dǎo)向心加速度表達(dá)式,培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)推理能力和養(yǎng)成嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)的態(tài)度:利用直線.曲線運(yùn)動(dòng)的對(duì)比.培養(yǎng)學(xué)生類比分析、歸納總結(jié)的能力,發(fā)展學(xué)生的科學(xué)思維。通過力的分析和牛頓第二定律，獲得向心力和向心加速度的概念，對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)有更進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。通過對(duì)向心力概念的研究、向心力公式的實(shí)驗(yàn)探究.熟悉科學(xué)探究的一般過程，促進(jìn)學(xué)生科學(xué)思維和科學(xué)探究能力的發(fā)展，運(yùn)用向心力公式解決勻速圓周運(yùn)動(dòng)的問題，建立運(yùn)動(dòng)與相互作用觀。專題三：生活中的圓周運(yùn)動(dòng)。課時(shí)：2課時(shí) 結(jié)合生活實(shí)際對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，體現(xiàn)物理知識(shí)來源于生活，應(yīng)用于生活的理念。讓學(xué)生觀看視頻,其中包括火車拐彎、F1賽車比賽汽車過拱橋、過山車游戲等生活中常見的圓周運(yùn)動(dòng)。提出問題：它們的運(yùn)動(dòng)有什么相同之處，又有什么不同之處呢?什么力提供了向心力呢?通過向心力在具體問題中的應(yīng)用.培養(yǎng)學(xué)生將物理知識(shí)應(yīng)用于生活和生產(chǎn)實(shí)踐的意識(shí);通過把真實(shí)問題情境與物理知識(shí)相結(jié)合.培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)思維習(xí)慣,提高其科學(xué)思維能力。本層級(jí)的重點(diǎn)和難點(diǎn)是利用向心力公式解釋現(xiàn)象.利用向心力公式解決生活中的實(shí)際問題,（1）通過演示實(shí)驗(yàn)以及相關(guān)視頻,讓學(xué)生感受生活中的圓周運(yùn)動(dòng)、離心運(yùn)動(dòng)；（2）通過構(gòu)建模型,分析各種圓周運(yùn)動(dòng).離心運(yùn)動(dòng)的受力情況。要點(diǎn):（1）利用向心力公式解釋生活中的一些現(xiàn)象:(2)建構(gòu)模型.定量分析各種圓周運(yùn)動(dòng)、離心運(yùn)動(dòng)的受力情況。方式：（1）通過提間.討論交流和課堂鞏固練習(xí)等環(huán)節(jié)進(jìn)行檢測(cè)；（2）課下通過課后作業(yè)應(yīng)用規(guī)律解決實(shí)際問題。能分析生活中的圓周運(yùn)動(dòng),知道離心運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生條件,了解離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止借助實(shí)際運(yùn)動(dòng)情境,采用分類的方法,找到它們的共同特征.單元實(shí)施：任務(wù)引領(lǐng)下的單元教學(xué)設(shè)計(jì)節(jié)任務(wù)設(shè)計(jì)活動(dòng)情境設(shè)計(jì)問題設(shè)計(jì)核心素養(yǎng)目標(biāo)設(shè)計(jì)6.1圓周運(yùn)動(dòng)體驗(yàn)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)，比較繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)和沿圓周移動(dòng)的快慢。視頻：生活中的圓周運(yùn)動(dòng)視頻：蘇炳添接力賽上跑彎道時(shí)的，演示：老師繞地上畫的一個(gè)圓圈做圓周運(yùn)動(dòng)。1.請(qǐng)大家說一說生活中哪些物體在做圓周運(yùn)動(dòng)？2.“剛剛老師和蘇炳添都在做什么運(yùn)動(dòng)？誰更快？”培養(yǎng)學(xué)生觀察能力，培養(yǎng)學(xué)生質(zhì)疑創(chuàng)新思維圓周運(yùn)動(dòng)快慢探討圖片：水井轆轤模型，圖：線速度的定義1.圖中的A、B兩點(diǎn)在A運(yùn)動(dòng)一周時(shí)的運(yùn)動(dòng)軌跡分別是什么？A和B的沿繩方向運(yùn)動(dòng)快慢關(guān)系如何？2.A點(diǎn)沿圓周運(yùn)動(dòng)快慢怎樣計(jì)算？3.線速度也有瞬時(shí)和平均之分，當(dāng)時(shí)間Δt越來越小時(shí)，弧長(zhǎng)Δs和位移Δx大小的差如何變化？4.瞬時(shí)線速度有方向嘛？化曲為直，類比直線運(yùn)動(dòng)的速度概念引出圓周運(yùn)動(dòng)的線速度概念。類比的研究方法，極限思維方法的培養(yǎng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)概念對(duì)比勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的秒針針尖和加速轉(zhuǎn)動(dòng)的A點(diǎn)1.將小桶由靜止釋放，小桶將做什么運(yùn)動(dòng)？A將做怎樣的運(yùn)動(dòng)？2.鐘表秒針針尖做什么運(yùn)動(dòng)？和小桶的運(yùn)動(dòng)有什么不同？勻速圓周運(yùn)動(dòng)是速度不變的運(yùn)動(dòng)嘛？觀察、對(duì)比分析方法培養(yǎng)繞圓心轉(zhuǎn)動(dòng)快慢探討實(shí)驗(yàn)裝置：紅藍(lán)發(fā)光體轉(zhuǎn)動(dòng)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)，分組操作、討論、發(fā)言你能想到哪些方法來比較紅、藍(lán)發(fā)光體的轉(zhuǎn)動(dòng)快慢？應(yīng)用數(shù)學(xué)解決物理問題的方法培養(yǎng)，比較思維方法角速度概念圖：角速度的概念指導(dǎo)學(xué)生閱讀課本通過閱讀，回答角速度是如何定義的，單位是什么，物理意義是什么？運(yùn)用數(shù)學(xué)的方法處理物理問題的能力應(yīng)用數(shù)學(xué)解決物理問題的方法培養(yǎng)，比較思維方法周期、轉(zhuǎn)速、角速度的定性及定量關(guān)系探究實(shí)物：展示時(shí)鐘PPT展示總結(jié)1、請(qǐng)說出或算出秒針的T、n、ω；

2、秒針和分針誰轉(zhuǎn)的快？它們的T、n、ω的大小關(guān)系如何？線速度與角速度、周期的關(guān)系研究PPT展示例題：沿圓周移動(dòng)很慢，繞圓心轉(zhuǎn)的可以很快，比如老師。如果讓我和蘇炳添在同樣半徑的賽道上比，情況怎樣？這說明線速度和角速度的關(guān)系與半徑有關(guān)，請(qǐng)根據(jù)例題總結(jié)物理聯(lián)系生活實(shí)際，并進(jìn)行歸納解決生活中的問題實(shí)例：介紹自行車的傳動(dòng)原理，說明山地自行車的變速原理。學(xué)生展示小組討論計(jì)算的成果1.解決例題中的問題2.若大齒輪、小齒輪半徑可調(diào)，其他條件不變，如何調(diào)節(jié)可以增大自行車的速度構(gòu)建物理模型，用物理知識(shí)解決簡(jiǎn)單生活問題的能力6.2向心力第1課時(shí)感受向心力，研究向心力概念演示：與學(xué)生各拿一個(gè)玻璃杯，轉(zhuǎn)動(dòng)杯中小球；學(xué)生轉(zhuǎn)動(dòng)課桌上小球，再次轉(zhuǎn)動(dòng)小球，然后將手突然松開。1、根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律是什么改變了運(yùn)動(dòng)狀態(tài)呢？這個(gè)力有何特點(diǎn)呢？2、為什么紅酒杯中的小球不容易掉下來？果汁杯中的小球很容易掉下來呢？小球在理想光滑桌面上被細(xì)線牽引做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，小球受到了哪些力?3、小球所受合力就是繩子上的拉力，那繩子對(duì)小球的拉力方向指向哪里？理解做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體存在向心力，建立向心力概念，樹立力與運(yùn)動(dòng)相互作用觀通過觀察與思考，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理、科學(xué)論證能力，及科學(xué)探究能力。分析生活實(shí)例中受到的向心力PPT視頻：游樂場(chǎng)中的旋轉(zhuǎn)飛椅。PPT展示圖片：1.飛椅與人一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的過程中，受到了哪些力？所受的合力的方向有什么特點(diǎn)？2.為什么紅酒杯中的小球不容易掉落，小球在轉(zhuǎn)到時(shí)受到了哪些力？物理規(guī)律與生活實(shí)際的聯(lián)系，學(xué)以致用的科學(xué)態(tài)度。感受向心力的大小和哪些因素有關(guān)學(xué)生演示并感受：向心力與圓周運(yùn)動(dòng)有關(guān)，那向心力的大小與圓周運(yùn)動(dòng)的一些運(yùn)動(dòng)學(xué)量之間有什么樣的定性關(guān)系呢？你的感受是什么？感受從生活現(xiàn)象到物理規(guī)律建立的科學(xué)本質(zhì)定量探究向心力大小的表達(dá)式實(shí)驗(yàn)探究：學(xué)生分組實(shí)驗(yàn)1.這些物理量Fn、ω2、r和m有著怎么樣的定量關(guān)系呢？2、分組實(shí)驗(yàn)之前完成實(shí)驗(yàn)思路設(shè)計(jì)，該怎樣利用向心力演示器完成定量探究？3、需要記錄哪些數(shù)據(jù)？4、記錄的數(shù)據(jù)能得到什么樣的結(jié)論？5、向心力大小表達(dá)式是什么？培養(yǎng)科學(xué)探究能力6.2向心力第2課時(shí)引出向心力來源問題圖片：1.你看到天上的明月想到了什么？月亮在天上不掉下來是因?yàn)槭裁矗?.我們這么計(jì)算出來的地球?qū)υ虑虻囊Υ笮∈欠裾_？通過觀察與思考，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)本質(zhì)觀。向心力來源實(shí)例分析ppt展示：1、物體相對(duì)轉(zhuǎn)盤靜止，隨盤做勻速圓周運(yùn)動(dòng)是什么力提供向心力？方向如何？2、物塊隨著圓桶一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊的受力如何？物塊向心力的來源?洗衣機(jī)給衣物脫水是不是轉(zhuǎn)的越快越好？3、物塊在光滑漏斗中做勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物塊的受力如何？物塊向心力的來源?為什么物塊不會(huì)滑落？4、摩天輪的座艙隨轉(zhuǎn)輪一起在豎直面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，座艙的受力是怎么樣的？向心力來源？利用生活實(shí)例培養(yǎng)模型建構(gòu)能力，通過分析，培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題和解決問題的科學(xué)探究能力及質(zhì)疑創(chuàng)新能力；物理與生產(chǎn)生活實(shí)踐聯(lián)系的科學(xué)態(tài)度。理解變速圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)條件結(jié)合用手驅(qū)動(dòng)小球在桌面上轉(zhuǎn)動(dòng)體驗(yàn)PPT展示圖片：1、變速圓周運(yùn)動(dòng)和勻速圓周運(yùn)動(dòng)受力的受力特點(diǎn)是否一致？什么是切向力？2、變速圓周運(yùn)動(dòng)的力學(xué)條件應(yīng)該是怎么樣的？通過勻速圓周運(yùn)動(dòng)的力學(xué)條件理解變速圓周運(yùn)動(dòng)力學(xué)條件，建構(gòu)切向力的概念，培養(yǎng)學(xué)生遷移創(chuàng)新能力理解一般曲線運(yùn)動(dòng)研究方法牛頓歷史上是如何在理想模型條件下推導(dǎo)向心力大小表達(dá)式1、牛頓是如何利用平拋運(yùn)動(dòng)推導(dǎo)出向心力大小表達(dá)式的？2、這種基于“微小時(shí)間”的推導(dǎo)對(duì)于指導(dǎo)一般曲線運(yùn)動(dòng)的研究方法有什么意義？利用“微小時(shí)間”即微元思想推導(dǎo)向心力表達(dá)式，培養(yǎng)科學(xué)推理，科學(xué)論證能力。6.3向心加速度分析得出向心加速度概念行星繞太陽運(yùn)動(dòng)，鐘表的指針繞軸心運(yùn)動(dòng)勻速圓周運(yùn)動(dòng)線速度的變化快慢相同嗎？用什么來描述線速度的變化快慢呢？進(jìn)一步深化勻速圓周運(yùn)動(dòng)概念。應(yīng)用“牛二”分析向心加速度方向和大小表達(dá)式圖片：勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，向心力的大小和方向是怎樣的？向心加速度的大小與方向與向心力有怎樣的關(guān)系？加深理解向心加速度，深化運(yùn)動(dòng)與相互作用觀。通過對(duì)向心加速度表達(dá)式的推導(dǎo)，培養(yǎng)學(xué)生邏輯推理能力。應(yīng)用加速度的概念分析向心加速度方向和大小表達(dá)式小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，分組計(jì)算不同運(yùn)動(dòng)時(shí)間轉(zhuǎn)過不同角度下的平均加速度。如何求小球運(yùn)動(dòng)過程中的速度變化量？如何從平均加速度的變化趨勢(shì)中總結(jié)向心加速度的大小和方向？理解向心加速度和線速度、角速度之間的關(guān)系，用矢量平移和極限的思想探究向心加速度的方法。設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證向心加速度大小的表達(dá)式自制實(shí)驗(yàn)器具和手機(jī)上的加速度傳感器如何創(chuàng)設(shè)勻速圓周運(yùn)動(dòng)情境？如何測(cè)量相關(guān)物理量?如何繪制a與相關(guān)量的圖像關(guān)系并清晰表示出來？學(xué)生經(jīng)歷設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)驗(yàn)分析、結(jié)果歸納等環(huán)節(jié)，體會(huì)探究過程，提高學(xué)生科學(xué)探究能力，解決實(shí)際情境問題，加深對(duì)向心加速度大小的表達(dá)式的理解自行車的大齒輪、小齒輪、后輪的半徑不一樣，它們的邊緣有三個(gè)點(diǎn)A、B、C，比較三個(gè)點(diǎn)的向心加速度?根據(jù)向心加速度的不同表達(dá)式，分析向心加速度與半徑究竟是成正比，還是反比？通過對(duì)實(shí)際情境分析，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)科學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)及嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度。6.4生活中的圓周運(yùn)動(dòng)第1課時(shí)學(xué)生親身體驗(yàn)生活中的轉(zhuǎn)彎現(xiàn)象學(xué)生拍攝的視頻，學(xué)生的解釋說明你發(fā)現(xiàn)了哪些生活中的圓周運(yùn)動(dòng)？物體做圓周運(yùn)動(dòng)的條件是什么？等培養(yǎng)學(xué)生合作探究的意識(shí)，樹立正確的科學(xué)本質(zhì)觀。利用汽車轉(zhuǎn)彎建構(gòu)圓周運(yùn)動(dòng)模型的方法研究視頻：汽車轉(zhuǎn)彎；教師繪圖為什么彎道處的路面外側(cè)比內(nèi)測(cè)高一點(diǎn)？汽車在沒有外高內(nèi)低的水平路面轉(zhuǎn)彎，向心力的來源是什么？汽車的速度越快，需要的向心力越大，當(dāng)靜摩擦力達(dá)到最大時(shí)會(huì)怎樣？如何解決？加深學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)和力相互作用觀的理解，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理、科學(xué)論證的能力“火車轉(zhuǎn)彎”圓周運(yùn)動(dòng)模型研究實(shí)物觀察1、火車在水平軌道上轉(zhuǎn)彎，向心加速度方向如何確定？向心力由什么力提供？2、火車質(zhì)量很大，僅僅依靠軌道對(duì)輪緣的擠壓能夠提供所需要的向心力嗎？怎么改進(jìn)呢？加深學(xué)生對(duì)運(yùn)動(dòng)和力相互作用觀的理解及應(yīng)用；培養(yǎng)學(xué)生模型建構(gòu)能力及科學(xué)推理能力；圖片展示；學(xué)案研究1、如果輪緣與軌道沒有接觸，忽略車輪與軌道間的摩擦力，火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，向心加速度方向如何確定？向心力由什么力提供？2、能否找出此時(shí)火車轉(zhuǎn)彎的圓周運(yùn)動(dòng)平面，以及圓心、半徑和向心加速度方向？能否確定此時(shí)火車受幾個(gè)力作用及向心力的來源？培養(yǎng)學(xué)生應(yīng)用物理知識(shí)解決實(shí)際問題的能力；培養(yǎng)學(xué)生理論聯(lián)系實(shí)際的科學(xué)態(tài)度。應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)定律知識(shí)分析1、如果輪緣與軌道沒有接觸，忽略車輪與軌道間的摩擦力，求解火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度V0大小。2、火車轉(zhuǎn)彎速度V0與什么因素有關(guān)？3、當(dāng)火車實(shí)際轉(zhuǎn)彎速度V大于或小于V0時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么情況？培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理、科學(xué)論證的能力“汽車過拱形橋”圓周運(yùn)動(dòng)模型研究展示素材；提出問題。1為什么高速的橋很少有拱橋？汽車過涉水路面時(shí)，路面為什么是凹形路面？2汽車過拱形橋最高點(diǎn)或過凹形路面最低點(diǎn)時(shí)，汽車對(duì)橋面或路面的壓力大小是多少？根據(jù)你的計(jì)算結(jié)果判斷汽車處于失重還是超重狀態(tài)？從生活實(shí)際中發(fā)現(xiàn)問題的科學(xué)態(tài)度。ppt展示：如果一輛汽車通過如圖所示的一段路面，在A點(diǎn)和B點(diǎn)，哪一處最容易爆胎？怎樣做可以降低爆胎的可能性？培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理、科學(xué)論證的能力航天器中的失重現(xiàn)象研究展示圖片：地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑R。地面上有一輛車在行駛,所受重力G=mg,地面對(duì)它的支持力是FN。1、汽車速度越大，地面對(duì)它的支持力大小會(huì)怎樣？2、會(huì)不會(huì)出現(xiàn)速度大到一定程度時(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力是多少？……培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)推理、科學(xué)論證的能力第2課時(shí)離心現(xiàn)象的動(dòng)力學(xué)分析。情境：視頻展示問題1：看到的轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，小木塊為什么可以跟著圓盤一起做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)圓盤快速轉(zhuǎn)動(dòng)后，為什么會(huì)做離心運(yùn)動(dòng)。獨(dú)立地分析、探索、質(zhì)疑等方法來實(shí)現(xiàn)學(xué)習(xí)目標(biāo)。促使學(xué)生掌握自主學(xué)習(xí)的途徑和方法，加深理解了物理現(xiàn)象和本質(zhì)之間的聯(lián)系。離心現(xiàn)象的應(yīng)用、防止情境：視頻展示問題1：請(qǐng)同學(xué)們?cè)傧胂肷钪?，還有哪些現(xiàn)象應(yīng)用了離心運(yùn)動(dòng)?問題2：請(qǐng)同學(xué)們?cè)傧胂肷钪?，哪些地方是需要防止離心現(xiàn)象發(fā)生？情境：半徑為R=20cm的半球形陶罐,固定在可以繞豎直軸轉(zhuǎn)動(dòng)的水平轉(zhuǎn)臺(tái)上，轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)軸與過陶罐球心0的對(duì)稱軸00'重合。轉(zhuǎn)臺(tái)以一定角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，一質(zhì)量為m=100g的小物塊落入陶罐內(nèi)，經(jīng)過一段時(shí)間后小物塊隨陶罐一起轉(zhuǎn)動(dòng)且相對(duì)罐壁靜止，此時(shí)小物塊受到的摩擦力恰好為0，且它和0點(diǎn)的連線與00'之間的夾角θ為60°，重力加速度為g。求轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。問題1：求轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。新問題2：新問題：若角速度增大到求所受的摩擦力培養(yǎng)學(xué)生發(fā)現(xiàn)問題、解決問題的能力解決實(shí)際問題本章單元檢測(cè)第六章測(cè)評(píng)(時(shí)間:60分鐘滿分:100分)一、選擇題(本題共12小題,每小題4分,共48分。第1~8題每小題中只有一個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,第9~12題有多個(gè)選項(xiàng)符合題目要求,全部選對(duì)的得4分,選對(duì)但不全的得2分,有選錯(cuò)的得0分)1.(2020河北滄州期末)如圖所示,在勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的洗衣機(jī)脫水筒內(nèi)壁上,有一件濕衣服隨圓筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)而未滑動(dòng),則()A.衣服受到重力、筒壁的彈力和摩擦力、向心力的作用B.加快脫水筒轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,筒壁對(duì)衣服的摩擦力也變大C.水珠之所以會(huì)離開衣服是因?yàn)樗槭艿诫x心力的作用D.加快脫水筒轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,脫水效果會(huì)更好解析衣服在豎直方向上受的重力和摩擦力平衡,筒壁對(duì)衣服的彈力提供向心力,故A錯(cuò)誤;加快脫水筒轉(zhuǎn)動(dòng)角速度,衣服在豎直方向上受的重力和摩擦力平衡,筒壁對(duì)衣服的摩擦力不變,故B錯(cuò)誤;衣服隨脫水筒一起轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),衣服對(duì)水滴的附著力提供水滴做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,隨轉(zhuǎn)速的增大,當(dāng)衣服對(duì)水滴的附著力不足以提供水滴需要的向心力時(shí),衣服上的水滴將做離心運(yùn)動(dòng),故C錯(cuò)誤;由Fn=mω2r可知,脫水筒轉(zhuǎn)動(dòng)角速度越大,水滴做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力越大,水滴越容易做離心運(yùn)動(dòng),故D正確。答案D2.(2020山東臨沂期末)修正帶是中學(xué)生必備的學(xué)習(xí)用具,其結(jié)構(gòu)如圖所示,包括上下蓋座、大小齒輪、壓嘴座等部件,大小齒輪分別嵌合于大小軸孔中,大小齒輪相互嚙合,且大小齒輪的半徑之比為3∶1,a、b點(diǎn)分別位于大小齒輪的邊緣,當(dāng)紙帶勻速移動(dòng)時(shí),關(guān)于a、b兩點(diǎn)相對(duì)各自轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)方向、線速度、角速度和向心加速度,下列說法正確的是()A.a、b點(diǎn)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向相同B.a、b點(diǎn)的線速度大小之比為1∶3C.a、b點(diǎn)的角速度大小之比為3∶1D.a、b點(diǎn)的向心加速度大小之比為1∶3解析齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),邊緣點(diǎn)的線速度大小相等,方向相反,va∶vb=1∶1,根據(jù)v=rω知,角速度與半徑成反比即為ωa∶ωb=1∶3;A、B、C錯(cuò)誤;根據(jù)an=知,a、b點(diǎn)的向心加速度大小之比為ωa∶ωb=1∶3,D正確。答案D3.質(zhì)量為m的小木塊從半球形的碗口下滑,如圖所示,已知木塊與碗內(nèi)壁間的滑動(dòng)摩擦系數(shù)為μ,木塊滑到最低點(diǎn)時(shí)的速度為v,那么木塊在最低點(diǎn)受到的摩擦力為()A.μmg B.μmC.μmg+ D.0解析木塊滑到最低點(diǎn)時(shí)的受力分析如圖所示由于FN-mg=所以FN=mg+由Ff=μFN得Ff=μmg+,故C正確。答案C4.(2019浙江臺(tái)州模擬)如圖所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)的細(xì)繩一端固定在O點(diǎn),另一端拴住一個(gè)小球。在O點(diǎn)的正下方與O點(diǎn)相距的地方有一枚與豎直平面垂直的釘子A。把球拉起使細(xì)繩在水平方向伸直,由靜止開始釋放,在細(xì)繩碰到釘子后的瞬間(細(xì)繩沒有斷),下列說法中正確的是()A.小球的向心加速度突然增大到原來的3倍B.小球的線速度突然增大到原來的3倍C.小球的角速度突然增大到原來的1.5倍D.小球的向心力突然增大到原來的1.5倍解析細(xì)繩碰到釘子的瞬間,線速度不變,B錯(cuò)誤;圓周運(yùn)動(dòng)的半徑由L變?yōu)?由a=知,a增大到原來的3倍,A正確;根據(jù)v=rω知角速度ω增大到原來的3倍,C錯(cuò)誤;細(xì)繩碰到釘子前瞬間小球的向心力F向1=m,碰后瞬間向心力=m=3F向1,D錯(cuò)誤。答案A5.(2019云南臨滄一中模擬)如圖所示為一種叫作“魔盤”的娛樂設(shè)施,當(dāng)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動(dòng)很慢時(shí),人會(huì)隨著“魔盤”一起轉(zhuǎn)動(dòng),當(dāng)“魔盤”轉(zhuǎn)動(dòng)到一定速度時(shí),人會(huì)“貼”在“魔盤”豎直壁上,而不會(huì)滑下。若魔盤半徑為r,人與魔盤豎直壁間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ,在人“貼”在“魔盤”豎直壁上,隨“魔盤”一起運(yùn)動(dòng)過程中,下列說法正確的是()A.人隨“魔盤”轉(zhuǎn)動(dòng)過程中受重力、彈力、摩擦力和向心力作用B.如果轉(zhuǎn)速變大,人與器壁之間的摩擦力變大C.如果轉(zhuǎn)速變大,人與器壁之間的彈力不變D.“魔盤”的轉(zhuǎn)速一定不小于解析人隨“魔盤”轉(zhuǎn)動(dòng)過程中受重力、彈力、摩擦力,向心力是彈力,故A錯(cuò)誤。人在豎直方向受到重力和摩擦力,二力平衡,則知轉(zhuǎn)速變大時(shí),人與器壁之間的摩擦力不變,故B錯(cuò)誤。如果轉(zhuǎn)速變大,由F=mrω2知,人與器壁之間的彈力變大,故C錯(cuò)誤。人“貼”在“魔盤”上時(shí),有mg≤fmax,FN=mr(2πn)2,又fmax=μFN,解得轉(zhuǎn)速為n≥,故“魔盤”的轉(zhuǎn)速一定不小于,故D正確。答案D6.(2020山東濟(jì)南一中月考)游樂園里有一種叫“飛椅”的游樂項(xiàng)目,簡(jiǎn)化后的示意圖如圖所示。飛椅用鋼繩固定懸掛在頂部同一水平轉(zhuǎn)盤上的圓周上,轉(zhuǎn)盤繞穿過其中心的豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)。穩(wěn)定后,每根鋼繩(含飛椅及游客)與轉(zhuǎn)軸在同一豎直平面內(nèi)。圖中甲的鋼繩的長(zhǎng)度大于乙的鋼繩的長(zhǎng)度,鋼繩與豎直方向的夾角分別為θ1、θ2,不計(jì)鋼繩的重力。下列判斷正確的是()A.甲的角速度大于乙的角速度B.甲、乙的線速度大小相同C.無論兩個(gè)游客的質(zhì)量分別有多大,θ1一定大于θ2D.如果兩個(gè)游客的質(zhì)量相同,則有θ1等于θ2解析因?yàn)榧滓覂扇耸峭S轉(zhuǎn)動(dòng),則角速度相等,故A錯(cuò)誤;重力與拉力的合力為mgtanθ,且其合力提供向心力,即mgtanθ=mω2htanθ,解得:h甲=h乙(h為鋼繩延長(zhǎng)線與轉(zhuǎn)軸交點(diǎn),與游客水平面的高度)。由h=+Lcosθ(其中r為圓盤半徑,L為鋼繩長(zhǎng)度)得,L越小則θ越小。則θ1>θ2,與質(zhì)量無關(guān),故C正確,D錯(cuò)誤;由R=r+Lsinθ可得:R甲>R乙,角速度相同,則半徑不同線速度不同,B錯(cuò)誤。答案C7.m為在水平傳送帶上被傳送的小物體(可視為質(zhì)點(diǎn)),A為終端皮帶輪,如圖所示,已知皮帶輪半徑為r,傳送帶與皮帶輪間不會(huì)打滑,當(dāng)m可被水平拋出時(shí)()A.皮帶的最小速度為B.皮帶的最小速度為C.A輪每秒的轉(zhuǎn)數(shù)最少是D.A輪每秒的轉(zhuǎn)數(shù)最少是解析物體恰好被水平拋出時(shí),在皮帶輪最高點(diǎn)滿足mg=,即速度最小為,選項(xiàng)A、B錯(cuò)誤;又因?yàn)関=2πrn,可得n=,選項(xiàng)C正確、D錯(cuò)誤。答案C8.(2020上海崇明模擬)如圖所示,質(zhì)量為m的小球用細(xì)線懸于P點(diǎn),使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。下列說法正確的是()A.若懸掛小球的繩長(zhǎng)不變,增大角速度,繩對(duì)小球的拉力不變B.若懸掛小球的繩長(zhǎng)不變,增大角速度,繩對(duì)小球的拉力變小C.若保持軌跡圓的圓心O到懸點(diǎn)P的距離h不變,改變繩長(zhǎng)l,小球做半徑不同的勻速圓周運(yùn)動(dòng),角速度不變D.若保持軌跡圓的圓心O到懸點(diǎn)P的距離h不變,改變繩長(zhǎng)l,小球做半徑越大的勻速圓周運(yùn)動(dòng),角速度越大解析小球受到重力和繩的拉力,兩個(gè)力的合力提供向心力,受力分析如圖所示,由牛頓第二定律以及向心力公式有mgtanθ=mω2r=mω2(lsinθ),F=,聯(lián)立解得F=mω2l,故A、B錯(cuò)誤;當(dāng)h不變時(shí),根據(jù)牛頓第二定律得mgtanθ=mω2r,r=htanθ,可得ω2=為定值,與l無關(guān),C正確,D錯(cuò)誤。答案C9.下列有關(guān)運(yùn)動(dòng)的說法正確的是()A.圖甲A球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),A球角速度越大則偏離豎直方向的θ角越小B.圖乙質(zhì)量為m的小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)對(duì)上管壁的壓力大小為3mg,則此時(shí)小球的速度大小為2C.圖丙皮帶輪上b點(diǎn)的加速度小于a點(diǎn)的加速度D.圖丙皮帶輪上c點(diǎn)的線速度等于d點(diǎn)的線速度解析小球在水平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng),其向心力由重力和繩子拉力的合力提供,即mgtanθ=m·Lsinθω2,解得:ω=,知角速度越大,偏離豎直方向的夾角θ越大,故A錯(cuò)誤;小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)對(duì)上管壁的壓力大小為3mg,根據(jù)牛頓第二定律知其向心力為:F=m=mg+FN=mg+3mg=4mg,解得,v=2,故B正確;因?yàn)閎、c兩點(diǎn)角速度相等,根據(jù)a=rω2知,b、c兩點(diǎn)的向心加速度之比為1∶2;a、c兩點(diǎn)線速度相等,根據(jù)a=知,a、c兩點(diǎn)的向心加速度之比為2∶1,故a、b兩點(diǎn)的向心加速度之比為4∶1,故C正確;c、d兩點(diǎn)角速度相等,根據(jù)v=rω知,c、d兩點(diǎn)的線速度之比為1∶2,故D錯(cuò)誤。答案BC10.(2020河北石家莊期末)如圖甲,小球與輕質(zhì)細(xì)桿連接后繞固定點(diǎn)O在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),小球經(jīng)過最低點(diǎn)時(shí)的速度大小為v,此時(shí)輕桿的拉力大小為F,拉力F與速度的二次方v2的關(guān)系如圖所示,圖像中的數(shù)據(jù)a、b及重力加速度g均為已知量,以下說法正確的是()A.數(shù)據(jù)a與小球的質(zhì)量無關(guān)B.數(shù)據(jù)b與小球的質(zhì)量無關(guān)C.只與小球的質(zhì)量有關(guān),與圓周軌道半徑無關(guān)D.利用數(shù)據(jù)a、b和g能夠求出小球的質(zhì)量和圓周軌道半徑解析設(shè)軌道的半徑為r,在圓周軌跡的最低點(diǎn)時(shí),合力提供向心力,有:F-mg=m①,對(duì)照?qǐng)D像可知,當(dāng)v2=a時(shí),F=2b,當(dāng)速度為0時(shí),拉力F=b=mg,聯(lián)立解得:a=gr,所以數(shù)據(jù)a與小球的質(zhì)量無關(guān),故A正確;因?yàn)閎=mg②,故b與小球的質(zhì)量有關(guān),故B錯(cuò)誤;將v2=a時(shí)F=2b,及公式②,代入公式①可得:2b-b=m,即③,則與小球的質(zhì)量以及軌道的半徑都有關(guān),故C錯(cuò)誤;聯(lián)立②③可得:r=,結(jié)合A的分析可知,利用數(shù)據(jù)a、b和g能夠求出小球的質(zhì)量和圓周軌道半徑,故D正確。答案AD11.(2019江蘇卷)如圖所示,摩天輪懸掛的座艙在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。座艙的質(zhì)量為m,運(yùn)動(dòng)半徑為R,角速度大小為ω,重力加速度為g,則座艙()A.運(yùn)動(dòng)周期為B.線速度的大小為ωRC.受摩天輪作用力的大小始終為mgD.所受合力的大小始終為mω2R解析座艙的周期T=,A錯(cuò)。根據(jù)線速度與角速度的關(guān)系得,v=ωR,B對(duì)。座艙做勻速圓周運(yùn)動(dòng),摩天輪對(duì)座艙的作用力與重力大小不一定相等,其合力提供向心力,合力大小為F合=mω2R,C錯(cuò),D對(duì)。答案BD12.(2020河南安陽第二次模擬)如圖所示,水平轉(zhuǎn)臺(tái)上有一個(gè)質(zhì)量為m的小物塊,用長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕細(xì)繩將物塊連接在通過轉(zhuǎn)臺(tái)中心的轉(zhuǎn)軸上,細(xì)繩與豎直轉(zhuǎn)軸的夾角為θ,系統(tǒng)靜止時(shí)細(xì)繩繃直但張力為零。物塊與轉(zhuǎn)臺(tái)間動(dòng)摩擦因數(shù)為μ(μ<tanθ),設(shè)最大靜摩擦力等于滑動(dòng)摩擦力。物塊隨轉(zhuǎn)臺(tái)由靜止開始緩慢加速轉(zhuǎn)動(dòng),在物塊離開轉(zhuǎn)臺(tái)前()A.物塊對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的壓力大小等于物塊的重力B.繩中剛出現(xiàn)拉力時(shí),轉(zhuǎn)臺(tái)的角速度為C.轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)物塊的摩擦力一直增大D.物塊能在轉(zhuǎn)臺(tái)上隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度為解析當(dāng)轉(zhuǎn)臺(tái)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后,物塊受到繩的拉力、重力和轉(zhuǎn)臺(tái)的支持力,豎直方向受力平衡,則有Fcosθ+FN=mg,根據(jù)牛頓第三定律可知,物塊對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的壓力大小等于轉(zhuǎn)臺(tái)對(duì)物塊的支持力大小,所以此種情況下物塊對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的壓力大小小于物塊的重力,故A錯(cuò)誤;當(dāng)繩中剛出現(xiàn)拉力時(shí),有:μmg=mω2Lsinθ,得ω=,故B正確;在細(xì)線產(chǎn)生張力前,滑塊所需向心力由摩擦力分力提供,隨著轉(zhuǎn)臺(tái)角速度的增大,摩擦力增大,當(dāng)細(xì)繩張力產(chǎn)生后,在豎直方向產(chǎn)生分力,滑塊和轉(zhuǎn)臺(tái)間彈力減小,摩擦力減小,當(dāng)物塊即將離開轉(zhuǎn)臺(tái)時(shí),摩擦力減為零,故C錯(cuò)誤;當(dāng)物塊和轉(zhuǎn)臺(tái)之間摩擦力為零時(shí),物塊開始離開轉(zhuǎn)臺(tái),有:mgtanθ=mω2Lsinθ,所以物塊能在轉(zhuǎn)臺(tái)上隨轉(zhuǎn)臺(tái)一起轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度為ω=,故D正確。答案BD二、實(shí)驗(yàn)題(本題共2小題,共12分)13.(6分)為驗(yàn)證向心力公式,某探究小組設(shè)計(jì)了如圖所示的演示實(shí)驗(yàn),在刻度尺的一端鉆一個(gè)小孔,使小孔恰能穿過一根細(xì)線,線下端掛一質(zhì)量為m,直徑為d的小鋼球。將刻度尺固定在水平桌面上,測(cè)量出懸點(diǎn)到鋼球的細(xì)線長(zhǎng)度為l,使鋼球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng),圓心為O,待鋼球的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定后,用眼睛從刻度尺上方垂直于刻度尺往下看,讀出鋼球外側(cè)到O點(diǎn)的距離r,并用秒表測(cè)量出鋼球轉(zhuǎn)動(dòng)n圈用的時(shí)間t。則:(1)小鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)的周期T=。

(2)小鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力Fn=(用m,n,r,d,t表示)。

解析(1)小鋼球完成一次完整的圓周運(yùn)動(dòng)所用的時(shí)間是一個(gè)周期,則T=。(2)小鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑應(yīng)為小鋼球的球心到圓心O的距離,則半徑R=r-,小鋼球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力Fn=m,而v=,所以Fn=mR=mr-。答案(1)(2)mr-14.(6分)如圖甲所示是某同學(xué)探究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體質(zhì)量、向心力、軌道半徑及線速度關(guān)系的實(shí)驗(yàn)裝置,圓柱體放置在水平光滑圓盤上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。力傳感器測(cè)量向心力F,速度傳感器測(cè)量圓柱體的線速度v,該同學(xué)通過保持圓柱體質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)半徑不變,來探究向心力F與線速度v的關(guān)系:甲(1)該同學(xué)采用的實(shí)驗(yàn)方法為。

A.等效替代法 B.控制變量法C.理想化模型法(2)改變線速度v,多次測(cè)量,該同學(xué)測(cè)出了五組F、v數(shù)據(jù),如下表所示:v(m/s)1.01.52.02.53.0F/N0.882.003.505.508.00①在圖乙中作出F-v2圖線;乙②若圓柱體運(yùn)動(dòng)半徑r=0.2m,由作出的F-v2的圖線可得圓柱體的質(zhì)量m=kg。(結(jié)果保留兩位有效數(shù)字)

解析(1)實(shí)驗(yàn)中研究向心力和速度的關(guān)系,保持圓柱體質(zhì)量和運(yùn)動(dòng)半徑不變,采用的實(shí)驗(yàn)方法是控制變量法,故選B。(2)①作出F-v2圖線,如圖所示。②根據(jù)F=m知,圖線的斜率k=,代入數(shù)據(jù)解得m=0.18kg。答案(1)B(2)①見解析圖②0.18三、計(jì)算題(本題共4小題,共40分。要有必要的文字說明和解題步驟,有數(shù)值計(jì)算的要注明單位)15.(8分)(2020四川綿陽期末)如圖所示,長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕繩下端連著質(zhì)量為m的小球,上端懸于天花板上。當(dāng)把輕繩拉直時(shí),小球靜止于光滑的水平桌面上,輕繩與豎直方向的夾角θ=60°,重力加速度為g。當(dāng)小球以角速度做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),求輕繩對(duì)小球的拉力大小與桌面對(duì)小球的支持力大小。解析小球受重力mg,桌面對(duì)小球的支持力FN,輕繩對(duì)小球的拉力F,小球在豎直方向上受力平衡mg=Fcos60°+FN,拉力在水平方向的分力提供小球做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力Fsin60°=mω2Lsin60°,小球運(yùn)動(dòng)的角速度ω=,求得輕繩對(duì)小球的拉力大小F=mg,桌面對(duì)小球的支持力大小FN=mg。答案mgmg16.(10分)AB兩球質(zhì)量分別為m1與m2,用一勁度系數(shù)為k的彈簧相連,一長(zhǎng)為L(zhǎng)1的細(xì)線與m1相連,置于水平光滑桌面上,細(xì)線的另一端拴在豎直軸OO'上,如圖所示。當(dāng)m1與m2