5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)教案（人教版必修2）生活中的圓周運(yùn)動(dòng)教案火車轉(zhuǎn)彎時(shí)實(shí)質(zhì)是在做圓周運(yùn)動(dòng)，因此擁有____________，需要__________．假如轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)外軌同樣高，則由____________________供給向心力，這樣，鐵軌和車輪易受損．假如轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌，火車轉(zhuǎn)彎時(shí)鐵軌對(duì)火車的支持力不再是豎直向上的，而是________________，它與重力的協(xié)力指向________，為火車供給了一部分向心力，減少了輪緣與外軌的擠壓．適合設(shè)計(jì)內(nèi)外軌的高度差，使火車以規(guī)定的速度行駛時(shí)，轉(zhuǎn)彎需要的向心力幾乎完整由________________________提供．．當(dāng)汽車以同樣的速率分別行駛在凸形橋的最高點(diǎn)和凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)，汽車對(duì)橋的壓力的差別以下表所示.內(nèi)容項(xiàng)目凸形橋凹形橋受力剖析圖以a方向?yàn)檎较?，依?jù)牛頓第二定律列方程g－FN1＝v2rFN1＝g－v2rFN2－g＝v2rFN2＝g＋v2r牛頓第三定律FN1′＝FN1g－v2rFN2′＝FN2g＋v2r議論v增大，F(xiàn)N1′減??；當(dāng)v增大到gr時(shí)，F(xiàn)N1′＝0v增大，F(xiàn)N2′增大，只需v≠0，F(xiàn)N1′v2/r時(shí)，物體就會(huì)向內(nèi)側(cè)挪動(dòng)，做________運(yùn)動(dòng)；所受的合外力做________運(yùn)動(dòng)，所受的合外力

F合忽然減小，即F合F合＝0時(shí)，物體做離心運(yùn)動(dòng)，沿切線方向飛出．．勻速圓周運(yùn)動(dòng)、離心運(yùn)動(dòng)、向心運(yùn)動(dòng)比較：勻速圓周運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)向心運(yùn)動(dòng)受力特色________等于做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力合外力__________或許________供給圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力合外力________做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力圖示力學(xué)方程F____rω2F____rω2F____rω2【觀點(diǎn)規(guī)律練】知識(shí)點(diǎn)一火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題．在某轉(zhuǎn)彎處，規(guī)定火車行駛的速率為v0，則以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是A．當(dāng)火車以速率v0行駛時(shí)，火車的重力與支持力的合力方向必定沿水平方向B．當(dāng)火車的速率v>v0時(shí)，火車對(duì)外軌有向外的側(cè)向壓力c．當(dāng)火車的速率v>v0時(shí)，火車對(duì)內(nèi)軌有向內(nèi)的擠壓力D．當(dāng)火車的速率v．修鐵路時(shí)，兩軌間距是1435，某處鐵路轉(zhuǎn)彎的半徑是300，若規(guī)定火車經(jīng)過(guò)這里的速度是72/h.請(qǐng)你運(yùn)用學(xué)過(guò)的知識(shí)計(jì)算一下，要想使內(nèi)外軌均不受輪緣的擠壓，內(nèi)外軌的高度差應(yīng)是多大？知識(shí)點(diǎn)二汽車過(guò)橋問(wèn)題．汽車駛向一凸形橋，為了在經(jīng)過(guò)橋頂時(shí)，減小汽車對(duì)橋的壓力，司機(jī)應(yīng)A．以盡可能小的速度經(jīng)過(guò)橋頂B．適合增大速度經(jīng)過(guò)橋頂c．以任何速度勻速經(jīng)過(guò)橋頂D．使經(jīng)過(guò)橋頂?shù)南蛐募涌於缺M可能?。鐖D1所示，圖1質(zhì)量＝2.0×104g的汽車以不變的速搶先后駛過(guò)凹形橋面和凸形橋面，兩橋面的圓弧半徑均為20．假如橋面承受的壓力不得超出3.0×105N，則：汽車同意的最大速率是多少？若以所求速度行駛，汽車對(duì)橋面的最小壓力是多少？知識(shí)點(diǎn)三圓周運(yùn)動(dòng)中的超重、失重現(xiàn)象．在下邊所介紹的各樣狀況中，哪一種狀況將出現(xiàn)超重現(xiàn)象①兒童蕩秋千經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)②汽車過(guò)凸形橋③汽車過(guò)凹形橋④在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛船中的儀器A．①②B．①③c．①④D．③④知識(shí)點(diǎn)四離心運(yùn)動(dòng)．以下對(duì)于離心現(xiàn)象的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A．當(dāng)物體所受的離心力大于向心力時(shí)產(chǎn)生離心現(xiàn)象B．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的全部力都忽然消逝后，物體將做背叛圓心的圓周運(yùn)動(dòng)．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的全部力都忽然消逝后，物體將沿切線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的全部力都忽然消逝后，物體將做曲線運(yùn)動(dòng)圖2如圖2所示，圓滑水平面上，小球在拉力F作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若小球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，拉力F發(fā)生變化，以下對(duì)于小球運(yùn)動(dòng)狀況的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是A．若拉力忽然消逝，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng)B．若拉力忽然變小，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng)c．若拉力忽然變小，小球?qū)⒖赡苎剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng)D．若拉力忽然變大，小球?qū)⒖赡苎剀壽EPc做向心運(yùn)動(dòng)【方法技巧練】豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的剖析方法．如圖3所示，圖3小球在豎直擱置的圓滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，以下說(shuō)法中正確的選項(xiàng)是A．小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度是v＝gRB．小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為0c．小球在水平線ab以下的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)內(nèi)側(cè)管壁對(duì)小球必定無(wú)作使勁D．小球在水平線ab以上的管道中運(yùn)動(dòng)時(shí)外側(cè)管壁對(duì)小球必定無(wú)作使勁圖4．雜技演員在做“水流星”表演時(shí)，用一根細(xì)繩系著盛水的杯子，掄起繩索，讓杯子在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)．如圖4所示，杯內(nèi)水的質(zhì)量＝0.5g，繩長(zhǎng)l＝60c.求：在最高點(diǎn)水不流出的最小速率．水在最高點(diǎn)速率v＝3/s時(shí)，水對(duì)杯底的壓力大?。畢⒄沾鸢刚n前預(yù)習(xí)練．向心加快度向心力外軌對(duì)輪緣的彈力斜向彎道的內(nèi)側(cè)圓心重力G和支持力FN的協(xié)力gr

平拋運(yùn)動(dòng)．萬(wàn)有引力等于gR

完整失重．遠(yuǎn)離勻速圓周運(yùn)動(dòng)．合外力忽然消逝

向心不足以

離心大于

＝講堂研究練．ABD．0.195分析火車在轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力由火車所受的重力和軌道對(duì)火車支持力的協(xié)力供給的，以下圖，圖中h為兩軌高度差，d為兩軌間距，gtanα＝v2r，tanα＝v2gr，又因?yàn)檐壍榔矫婧退矫骈g的夾角一般較小，可近似以為：tanα≈sinα＝hd.所以：hd＝v2gr，則h＝v2dgr＝202××3000.195.評(píng)論近似計(jì)算是此題的重點(diǎn)一步，即當(dāng)角度很小時(shí)：sinα≈tanα.B10/s105N分析汽車在凹形橋底部時(shí)對(duì)橋面壓力最大，由牛頓第二定律得：FN－g＝v2axr.代入數(shù)據(jù)解得vax＝10/s.汽車在凸形橋頂部時(shí)對(duì)橋面壓力最小，由牛頓第二定律得：g－FN′＝v2r.代入數(shù)據(jù)解得FN′＝105N.由牛頓第三定律知汽車對(duì)橋面的最小壓力等于105N.評(píng)論汽車行駛時(shí)，在凹形橋最低點(diǎn)，加快度方向豎直向上，汽車處于超重狀態(tài)，故對(duì)橋面的壓力大于重力；在凸形橋最高點(diǎn)，加快度方向豎直向下，處于失重狀態(tài)，故對(duì)橋面的壓力小于重力．汽車在拱形橋的最高點(diǎn)對(duì)橋面的壓力小于或等于汽車的重力．①當(dāng)v＝gR時(shí)，F(xiàn)N＝0.②當(dāng)v>gR時(shí)，汽車會(huì)離開(kāi)橋面，發(fā)生危險(xiǎn)．③當(dāng)0≤vg，物體處于超重狀態(tài)；若g＝v2R，則FN＝0.]評(píng)論物體在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，在最高點(diǎn)處于失重狀態(tài)；在最低點(diǎn)處于超重狀態(tài)．．c[物體之所以產(chǎn)生離心現(xiàn)象是因?yàn)镕合＝F向<ω2r其實(shí)不是因?yàn)槲矬w遇到離心力的作用，故A錯(cuò)；物體在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，若它所遇到的力忽然都消逝，依據(jù)牛頓定律，它從這時(shí)起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，故c正確，B、D錯(cuò)．]．AcD[由F＝v2r知，拉力變小，F(xiàn)不可以供給所需向心

，力、r

變大、小球做離心運(yùn)動(dòng)；反之，

F變大，小球做向心運(yùn)動(dòng)．

]Bc[小球沿管道做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由重力及管道對(duì)小球的支持力的協(xié)力沿半徑方向的分力供給．因?yàn)楣艿赖膬?nèi)、外壁都能夠供給支持力，所以過(guò)最高點(diǎn)的最小速度為0，A錯(cuò)誤，B正確；小球在水平線ab以下受外側(cè)管壁指向圓心的支持力作用，c正確；在ab線以上能否受外側(cè)管壁的作用力由速度大小決定，D錯(cuò)誤．]．2.42/s2.6N分析在最高點(diǎn)水不流出的條件是水的重力不大于水做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力，即g≤v2l，則所求最小速率v0＝lg＝0.6×9.8/s＝2.42/s.當(dāng)水在最高點(diǎn)的速率大于v0時(shí)，只靠重力已不足以提供向心力，此時(shí)水杯底對(duì)水有一豎直向下的力，設(shè)為FN，由牛頓第二定律有FN＋g＝v2l即FN＝v2l－g＝2.6N由牛