5.7生活中的圆周运动 德州市第二中学 季俊梅
阅读本节“学习目标”并完成“温故知新”。 课前两分钟 阅读本节“学习目标”并完成“温故知新”。
温故知新 做圆周运动的物体: 1.向心力表达式: 2.向心力的方向: 指向圆心 3.向心力的来源: 沿半径指向圆心的合力提供
生活中的圆周运动
生活中的圆周运动
学习目标 1. 通过视频播放,自制教具,模型建立理解车辆拐弯时应用到的物理原理。 2. 通过对比、小组讨论对汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点压力的实例分析,体会用牛顿第二定律分析圆周运动的方法。(重难点) 3. 通过例题、视频认识宇宙飞船中的失重现象和生活中的离心现象。
活动1:火车转弯--水平面内的圆周运动 观察:火车车轮的构造。 思考:火车向右转弯时的圆心在什么位置?
车轮的构造:
火车转弯 [问题1]:如果转弯处内外轨一样高,火车转弯需要的向心力由什么力来提供呢? FN mg 向右转 外轨 内轨
思考:靠这种办法得到的向心力缺点是 什么?如何解决这一实际问题? 内轨 外轨 西班牙火车事故
火车转弯 受力分析: θ
外轨高于内轨道,此时由重力与支持力的合力提供向心力 火车转弯 [问题2]:解决方案: FN θ 外轨高于内轨道,此时由重力与支持力的合力提供向心力 F合 外轨 内轨
外轨 火车转弯 受力分析: F合=mg tanθ FN F合 [思考与讨论]: 如果火车实际行驶的速度大于此速度时,火车将挤压哪一侧轨道? [思考与讨论]: 如果火车实际行驶的速度大于此速度时,火车将挤压哪一侧轨道? 外轨
火车转弯 [新闻背景]: [思考]:你认为铁路弯道的提速改造可能从哪些方面进行? 增大内外轨道的高度或者增大拐弯处的半径 为了适应全国铁路提速的需要,要对既有线路进行改造,其中一项重要的内容就是对弯道的改造。 [思考]:你认为铁路弯道的提速改造可能从哪些方面进行? 增大内外轨道的高度或者增大拐弯处的半径
其它交通工具的转弯:
活动2:汽车过桥--竖直平面内的圆周运动
活动2:汽车过桥--竖直平面内的圆周运动 情景1:如果汽车在水平桥上向前行驶,对路面的压力大小如何?
情景2:拱形桥 [想一想]:如果汽车以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候,路面受到的压力大小还等于重力吗?
情景3:凹形桥 泸定桥 [想一想]:如果汽车以某一速度v通过凹形桥的最低点的时候,桥面受到的压力大小还等于重力吗?
[自主总结]:汽车经过不同桥面的情况 水平桥 拱形桥 凹形桥 受力图 压力大小 加速度的方向 超、失重 FN FN 向下 向上 失重 超重
汽车过拱桥 [思考与讨论]: 根据公式 ,试分析如果汽车的速度不断增大,压力大小会如何变化?当速度多大时,压力为零? V增大,FN减小 G FN [思考与讨论]: 根据公式 ,试分析如果汽车的速度不断增大,压力大小会如何变化?当速度多大时,压力为零? V增大,FN减小 当 时,FN=0
宇航员的失重: 思考:若人坐在车中,此时人对座椅的压力是多大? 如果将地球看做一个巨大的拱形桥,桥面半径就是地球半径。会不会出现这样的情况:速度大到一定程度时,地面对车的支持力是零从而脱离地球?(R=6400km) 解:由圆周运动条件可得 思考:若人坐在车中,此时人对座椅的压力是多大?
离心现象 观察与思考
离心现象 (1)什么叫做离心运动? 做匀速圆周运动的物体,在一定条件下,做逐渐远离圆心的运动,这种运动叫离心运动。 (2)做离心运动的条件是什么? 当合力不足以提供做圆周运动 所需的向心力
离心现象的应用和防止
小结: 1.火车拐弯——水平面内的圆周运动 2.汽车过桥——竖直面内的圆周运动 3.宇宙失重现象和离心现象 水平桥: 拱型桥: 凹型桥: 内外轨道一样高:外轨道对轮缘的压力提供向心力 外轨高于内轨: 2.汽车过桥——竖直面内的圆周运动 水平桥: 拱型桥: 凹型桥: 3.宇宙失重现象和离心现象
物理方法: 圆周运动问题的解题思路: 选定对象分析力, 指向圆心求合力, 合力提供向心力。