高中物理 第五章《生活中的圆周运动》学案(新人教版)必修2

高中物理第五章《生活中的圆周运动》学案

(新人教版)必修2

5、7生活中的圆周运动学案

【学习目标】

1、会在具体问题中分析向心力的来源，明确向心力是按效果命名的力。

2、掌握应用牛顿运动定律解决匀速圆周运动问题的一般方法，会处理水平面、竖直面的问题。

3、知道向心力，向心加速度的公式也适用变速圆周运动，理解如何使用。

【重点难点】

1、会在具体问题中分析向心力的来源，并结合牛顿运动定律求解有关问题

【课前预习】

1、火车转弯处，使外轨__________内轨，火车经过时支持力方向__________，它与__________力的合力指向__________为火车转弯提供向心力、

2、航天器在绕地球做匀速圆周运动时因

__________恰好提供向心力故航天器内的一切物体均处于

__________状态，任何关闭了发动机，又不受阻力的飞行器中都是一个__________的环境、3、离心运动（1）离心现象：如果一

个正在做匀速圆周运动的物体在运动过程中，由于某种原因所受合力__________或__________物体就会由于__________远离

__________，这就是离心现象、（2）做匀速圆周运动的物体所受合外力指向圆心，且F合__________mv2/r，当F合

__________mv2/r，物体就会向内侧移动，做“近心”运动，当F 合__________m物体会向外侧移动，做__________运动，若所受合外力突然消失，物体做离心运动，沿__________方向飞出、如图【探究与生成】

一、火车转弯问题：火车转弯是一段圆周运动，需要有力来提供火车做圆周运动的向心力

【问题1】

如果内、外轨是等高的，那么火车转弯时是如何获得向心力的? 火车的轮缘与铁轨挤压产生的弹力[教师点拨]外铁轨对火车轮缘挤压的弹力提供向心力

【问题2】

高速行驶的火车的轮缘与铁轨挤压，后果会怎样?

[教师点拨]对火车的轮缘与铁轨的损坏非常大，速度太快会导致火车侧翻

【问题3】

那么应该如何解决这一实际问题？结合学过的知识加以讨论，提出可行的解决方案，并画出受力图，加以定性说明。

[教师点拨] 如果火车受到的重力和支持力的合力提供向心力，对内外轨都无挤压，这样就达到了保护铁轨的目的例题

1、火车转弯时的转弯半径为R，弯道的倾斜角度为α，火车转弯时的速度为多大时，才不至于对内、外轨道产生挤压?解析：当火车正常行驶时，轮与轨道间无侧向压力、火车只受轨道与轨道表面垂直的支持力作用和火车的重力作用、如右图所示、其做圆周运动的圆心在水面内，将分解则有：

拓展与分享: 讨论：（1）若火车速度小于，是内轨对火车轮缘有弹力还是外轮缘有弹力？弹力是多大？（2）若火车速度大于，是内轨对火车轮缘有弹力还是外轮缘有弹力？弹力是多大

二、汽车过桥问题：汽车过桥可以看做是一个局部圆周运动

1、汽车过拱形桥（只分析在最高点）

【问题5】

设拱形桥面所在圆的半径为R，汽车质量为m，在最高点的速度为v，推导出汽车对桥面的压力，并指出汽车对桥的压力比自身的重力大些还是小些？

汽车所受的合外力由重力与桥对汽车的支持力提供的，方向向下，合外力提供向心力，支持力向上，根据牛顿第三定律，汽车对桥的压力比自身的重力小些。

2、汽车过凹形桥（只分析在最低点）

【问题6】

设凹形桥面所在圆的半径为R，汽车质量为m，在最低点的速度为v，推导出汽车对桥面的压力，并指出汽车对桥的压力比自身的重力大些还是小些？汽车所受的合外力由重力与桥对汽车的支持力提供的，方向向上，合外力提供向心力，支持力向上，根据牛顿第三定律，汽车对桥的压力比自身的重力大些。

【课堂练习】

1、关于铁道转弯处内外铁轨间有高度差，下列说法中正确的是（）

A、可以使火车顺利转弯，减少车轮与铁轨间的摩擦

B、火车转弯时，火车的速度越小，车轮对内侧的铁轨测侧向压力越小

C、火车转弯时，火车的速度越大，车轮对外侧的铁轨测侧向压力越大

D、外铁轨略高于内铁轨，使得火车转弯时，由重力和支持力的合力提供了部分向心力θ

2、如图所示，在高速公路的拐弯处，路面筑得外高内低，即当车向左拐弯时，司机右侧的路面比左侧的要高一些，路面与水平面间的夹角为θ。设拐弯路段是半径为R的圆弧，要使车速为v时车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于0，θ应等于（）

A、

B、

C、

D、

3、杆一端固定一个质量为M的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做圆周运动，以下说法正确的是（）A小球过最高点时，杆所受的弹力可以等于零；B小球过最高点时的最小速率为C小球过最高点时，杆所受的力可以等于零也可以是拉力和支持力；D小球过最高点时，速率可以接近零。

4、宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站处于完全失重中，下列说法正确的是（）A 宇航员仍受重力的作用； B 宇航员受力平衡C 宇航员受重力等于所需的向心力； D宇航员不受重力的作用

5、“水流星”节目，如图6-3所示,拴杯子的绳子长为,绳子能够承受的最大拉力是杯子和杯内水重力的8倍、要使绳子不断,节目获得成功,则杯子通过最高点时速度的最小值为_____,通过最低点时速度的最大值为_____、5、7《生活中的圆周运动》练案

【A组】

1、一个物体从内壁粗糙的半球形碗边下滑，在下滑的过程中由于受摩擦力的作用物体的速率恰好保持不变，如下图所示，下列说法正确的是（）A 物体所受的合外力为零； B物体所受的合外力越来越大C物体所受的合外力合外力大小不变，方向时刻在改变D物体所受的向心力等于零。

2、如图所示小物块位于半径为R的半球的顶端，若给小物块以水平的初速度V时物块刚好无压力，则下列说法正确的是（）

A、小物块立即离开球面做平抛运动；

B、小物块落地时水平位移为R；

C、小物块沿球面运动

D、物块落地时速度的方向与地面成45角。

3、关于离心运动。下列说法中正确的是（）

A、物体一直不受外力的作用时，可能做离心运动

B、做匀速圆周运动的物体，在外界提供的向心力突然变大时做离心运动

C、做匀速圆周运动的物体，只要向心力的数值发生变化就将做离心运动

D、做匀速圆周运动的物体，当外界提供的向心力突然消失或数值变小时将做离心运动

4、如图为小孩用在细绳悬挂起来荡秋扦，绳子长为，最大偏角为θ，小孩摆到最低位置时的速度是多大？最低位置时绳子的拉力为多大？(质量为M)

5、汽车在倾斜的弯道上拐弯，如下图所示弯道的路面与水平面成θ夹角，弯道的半径为R，则汽车完全不靠摩擦力转弯，速率是多少？与此速率比较，过大或过小过弯道时人坐在车上的感觉如何？多少大的速度过弯道人感觉是最舒服的？

6、一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,由于轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是

A、a处

B、b处

C、c处

D、d处

【B组】

1、如图所示，用细线将一小球悬挂在匀速前进的车厢里，当车厢突然制动时（）

A、线的张力不变；

B、线的张力突然减小；

C、线的张力突然增大；

D、线的张力如何变化无法判断。

2、一圆筒绕其中心轴OO匀速转动，筒内壁上紧挨着一个物

体与筒一起运动，又无相对滑动，如图所示，物体所受的向心力是：（）

A、物体的重力

B、筒内壁的弹力

C、筒壁对物体的静摩擦力

D、物体所受重力与弹力的合力

3、在如图所示的圆锥摆中，已知绳子长度为L ，绳子转动过程中与竖直方向的夹角为θ ，试求小球做圆周运动的周期。KmOM

4、如图，物体=0、6kg，静止在水平面板上，另一端通过光滑圆孔O吊着质量=0、3kg的物体，M与圆孔的距离为0、2m，并知的最大静摩擦力为2N，现使在水平面板上绕中心轴线转动，问角速度在什么范围会处于静止状态？

5、如图所示是铺设水泥路面时所用的振动器的示意图，在距电动机转轴为r处固定一质量为的铁块，电动机转动后，铁块随电动机以角速度绕轴匀速旋转，使电动机座上下振动，从而使铺设水泥路面时的砂、石和水泥浆均匀填实，而不留空隙，那么电动机转动过程中对地面产生的最大压力与最小压力之差为多大？

5、7参考答案

【课前预习】

1、高于、垂直轨道平面向上、重力、圆心

2、重力、完全失重、完全失重

3、（１）减小、消失、惯性、圆心（２）＝、、、离心、直线

【课堂练习】

1、ACD

2、B

3、ACD

4、 AC

5、、

【A组】

1、C

2、 AB

3、 D

4、、

5、、速度过小，身子向弯内侧倾斜;速度过大，身子向弯外侧倾斜,当以速度最舒服。６、Ｄ

【B组】

１、Ｃ２、Ｂ３、４、５、