高中物理-生活中的圓周運動教學課件設計

7生活中的圓周運動

*實例一、鐵路的彎道2023/6/9觀察火車軌道和車輪模型，閱讀教材第一自然段，分析討論并回答下列問題（1）火車轉彎時做的什么運動？是哪一側的輪緣和軌道有擠壓？擠壓后產生的彈力有什么作用？（2）如果鐵路彎道的內外軌一樣高，火車質量m=10000kg，速度v=60m/s,轉彎半徑

r=250m,問輪緣和外軌間的作用力有多大？從計算的結果看，容易造成什么后果？2023/6/9討論應該如何解決這一實際問題閱讀教材第二段相關內容并在小組內討論找到問題的答案。如果你是一名鐵路設計師，如何設計，滿足什么條件才能使火車轉彎的時候輪緣和內外軌間沒有擠壓？2023/6/9討論應該如何解決這一實際問題θθ［思考］若速度大于

又如何?小于呢?火車轉彎的半徑為R，火車的質量是M，求規(guī)定行使的速度v。解：火車受力(重力和支持力合力提供向心力，對內外軌都無擠壓)如圖所示。根據(jù)牛頓第二定律和向心力公式得：2023/6/9學生展示2023/6/91、當v＞gRtanθ

：輪緣受到外軌向內的彈力輪緣受到內軌向外的彈力GFNθFGFNθF2、當v＜gRtanθ

：注意1、火車轉彎時向心力的方向是水平的．從這個例子我們進一步知道：2、向心力是按效果命名的力，如果認為做勻速圓周運動的物體除了受到另外物體的作用，還要再受到一個向心力，那就不對了。2023/6/9二、拱形橋生活中的橋為什么多數(shù)是拱形的？2023/6/9探究實驗：定性比較小球過橋時的壓力注意事項

1、首先確定小球靜在軌道上指針的位置并做好標記。

2、仔細觀察小球脫離軌道前指針的擺動情況（示數(shù)增加時還是減少？）

3、觀察時最好關注單向運動時的示數(shù)變化。因為往復運動時指針來回擺動，不利于比較。2023/6/9利用DIS系統(tǒng)得到的實驗曲線2023/6/9討論質量為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，試畫出豎直方向的受力分析圖，分析汽車通過橋的最高點時對橋的壓力．

拱形橋2023/6/9解：取豎直向下為正方向由牛頓第二定律得：由牛頓第三定律得：失重小結

（1）確定向心力的來源——選擇研究對象、分析受力。（2）利用牛頓定律和向心力的公式列方程。（3解方程。特別需要指出的是：類似本題中求汽車對橋的壓力問題時，因為汽車是研究對象，因此求出汽車所受彈力后要記住用牛頓第三定律進行過渡。

2023/6/9利用牛頓第二定律分析圓周運動問題的步驟課外探究

凹形橋課外拓展：課下自己完成理論推導并填寫學案上的表格。2023/6/9物體對支持物的壓力或對懸掛物的拉力為零時的現(xiàn)象稱作完全失重現(xiàn)象。討論滿足什么條件時，車對拱形橋的壓力為零？此時的向心加速度是多少？駕駛員與座位間的壓力是多少？他處于什么狀態(tài)（超重還是失重）？駕駛員軀干各部分的壓力是多少？汽車過拱形橋時速度不斷增加，會出現(xiàn)什么情況？根據(jù)FN′=G-m得，汽車速度越大，汽車對橋的壓力越小。當汽車的速度V=時，汽車對橋的壓力為零。此時的向心向心力F=mg,加速度a=g。駕駛員與座位間的壓力為零。他處于失重狀態(tài)。駕駛員各部分間的壓力為零，重力用來提供向心力。2023/6/9

水流星節(jié)目中，水在最高位置處繩子拉力剛好為零時，各層水之間有沒有壓力？2023/6/9實例思考與討論

地球可以看做一個巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑。會不會出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度時，地面對車的支持力是零？這時駕駛員與座椅之間的壓力為零…該“思考與討論”中描述的情景其實已經實現(xiàn)，不過不是在汽車上，而是在航天飛機中．

2023/6/9實例三、航天器中的失重現(xiàn)象2023/6/9快速閱讀30秒航天器的失重不是擺脫了地球引力，而是地球引力全部用來提供航天器繞地球飛行的向心力。雖然我們這里分析的是圓周軌道，其實任何關閉了發(fā)動機，又不受阻力的飛行器內部，都是一個完全失重的環(huán)境，飛行器和飛行器內部的所有物體都處于完全失重狀態(tài)。這種環(huán)境有利于種子發(fā)生基因突變，培育優(yōu)良品種。2023/6/9OF合=

mω2r，物體做勻速圓周運動F合＜mω2r，物體做逐漸遠離圓心的運動F

合=0

，物體沿切線方向飛出遠離圓心1.定義：做勻速圓周運動的物體，在所受合力突然消失，或者不足以提供圓周運動所需的向心力時，做逐漸遠離圓心的運動，這種運動叫做離心運動。2.條件：0≤F合＜mω2r四、離心運動(1)當F＝mω2r時，物體做勻速圓周運動；(2)當F＝0時，物體沿切線方向飛出；(3)當F＜mω2r時，物體逐漸遠離圓心；(4)當F＞mω2r時，物體逐漸靠近圓心。思考離心運動的應用離心拋擲離心甩干離心脫水離心分離賽道設計離心運動的危害與防止交通限速一、鐵路的彎道

知道火車轉彎處，外軌高于內軌，重力與支持力的合力是使火車轉彎的向心力。知道轉彎處火車運行速度是有條件限制的。二、拱形橋

理解汽車過拱形橋時，對橋面的壓力比重力小。學會了利用牛頓第二定律和向心力公式解決實際問題的方法和步驟。三、航天器中的失重現(xiàn)象

知道了航天器中物體處于失重狀態(tài)，重力用來提供向心力。四、離心運動

1．知道了離心運動的定義．

2．了解了