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5.7生活中的圆周运动 德州市第二中学 季俊梅
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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”。
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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
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生活中的圆周运动
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生活中的圆周运动
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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。
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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？
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车轮的构造：
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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
![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](http://slidesplayer.com/slide/16211428/95/images/9/%E7%81%AB%E8%BD%A6%E8%BD%AC%E5%BC%AF+%5B%E9%97%AE%E9%A2%981%5D%EF%BC%9A%E5%A6%82%E6%9E%9C%E8%BD%AC%E5%BC%AF%E5%A4%84%E5%86%85%E5%A4%96%E8%BD%A8%E4%B8%80%E6%A0%B7%E9%AB%98%EF%BC%8C%E7%81%AB%E8%BD%A6%E8%BD%AC%E5%BC%AF%E9%9C%80%E8%A6%81%E7%9A%84%E5%90%91%E5%BF%83%E5%8A%9B%E7%94%B1%E4%BB%80%E4%B9%88%E5%8A%9B%E6%9D%A5%E6%8F%90%E4%BE%9B%E5%91%A2%EF%BC%9F+FN+mg+%E5%90%91%E5%8F%B3%E8%BD%AC+%E5%A4%96%E8%BD%A8+%E5%86%85%E8%BD%A8.jpg "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")
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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
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火车转弯 受力分析： θ
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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
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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
![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？](http://slidesplayer.com/slide/16211428/95/images/13/%E5%A4%96%E8%BD%A8+%E7%81%AB%E8%BD%A6%E8%BD%AC%E5%BC%AF+%E5%8F%97%E5%8A%9B%E5%88%86%E6%9E%90%EF%BC%9A+F%E5%90%88%EF%BC%9Dmg+tan%CE%B8+FN+F%E5%90%88+%5B%E6%80%9D%E8%80%83%E4%B8%8E%E8%AE%A8%E8%AE%BA%5D%EF%BC%9A+%E5%A6%82%E6%9E%9C%E7%81%AB%E8%BD%A6%E5%AE%9E%E9%99%85%E8%A1%8C%E9%A9%B6%E7%9A%84%E9%80%9F%E5%BA%A6%E5%A4%A7%E4%BA%8E%E6%AD%A4%E9%80%9F%E5%BA%A6%E6%97%B6%EF%BC%8C%E7%81%AB%E8%BD%A6%E5%B0%86%E6%8C%A4%E5%8E%8B%E5%93%AA%E4%B8%80%E4%BE%A7%E8%BD%A8%E9%81%93%EF%BC%9F.jpg "[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.")
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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
![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](http://slidesplayer.com/slide/16211428/95/images/14/%E7%81%AB%E8%BD%A6%E8%BD%AC%E5%BC%AF+%5B%E6%96%B0%E9%97%BB%E8%83%8C%E6%99%AF%5D%EF%BC%9A+%5B%E6%80%9D%E8%80%83%5D%EF%BC%9A%E4%BD%A0%E8%AE%A4%E4%B8%BA%E9%93%81%E8%B7%AF%E5%BC%AF%E9%81%93%E7%9A%84%E6%8F%90%E9%80%9F%E6%94%B9%E9%80%A0%E5%8F%AF%E8%83%BD%E4%BB%8E%E5%93%AA%E4%BA%9B%E6%96%B9%E9%9D%A2%E8%BF%9B%E8%A1%8C%EF%BC%9F+%E5%A2%9E%E5%A4%A7%E5%86%85%E5%A4%96%E8%BD%A8%E9%81%93%E7%9A%84%E9%AB%98%E5%BA%A6%E6%88%96%E8%80%85%E5%A2%9E%E5%A4%A7%E6%8B%90%E5%BC%AF%E5%A4%84%E7%9A%84%E5%8D%8A%E5%BE%84.jpg "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.")
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其它交通工具的转弯：
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活动2：汽车过桥--竖直平面内的圆周运动
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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？
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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？](http://slidesplayer.com/slide/16211428/95/images/18/%E6%83%85%E6%99%AF2%EF%BC%9A%E6%8B%B1%E5%BD%A2%E6%A1%A5+%5B%E6%83%B3%E4%B8%80%E6%83%B3%5D%EF%BC%9A%E5%A6%82%E6%9E%9C%E6%B1%BD%E8%BD%A6%E4%BB%A5%E6%9F%90%E4%B8%80%E9%80%9F%E5%BA%A6v%E9%80%9A%E8%BF%87%E6%8B%B1%E5%BD%A2%E6%A1%A5%E7%9A%84%E6%9C%80%E9%AB%98%E7%82%B9%E7%9A%84%E6%97%B6%E5%80%99%EF%BC%8C%E8%B7%AF%E9%9D%A2%E5%8F%97%E5%88%B0%E7%9A%84%E5%8E%8B%E5%8A%9B%E5%A4%A7%E5%B0%8F%E8%BF%98%E7%AD%89%E4%BA%8E%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%90%97%EF%BC%9F.jpg "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？")
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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？
![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？](http://slidesplayer.com/slide/16211428/95/images/19/%E6%83%85%E6%99%AF3%EF%BC%9A%E5%87%B9%E5%BD%A2%E6%A1%A5+%E6%B3%B8%E5%AE%9A%E6%A1%A5+%5B%E6%83%B3%E4%B8%80%E6%83%B3%5D%EF%BC%9A%E5%A6%82%E6%9E%9C%E6%B1%BD%E8%BD%A6%E4%BB%A5%E6%9F%90%E4%B8%80%E9%80%9F%E5%BA%A6v%E9%80%9A%E8%BF%87%E5%87%B9%E5%BD%A2%E6%A1%A5%E7%9A%84%E6%9C%80%E4%BD%8E%E7%82%B9%E7%9A%84%E6%97%B6%E5%80%99%EF%BC%8C%E6%A1%A5%E9%9D%A2%E5%8F%97%E5%88%B0%E7%9A%84%E5%8E%8B%E5%8A%9B%E5%A4%A7%E5%B0%8F%E8%BF%98%E7%AD%89%E4%BA%8E%E9%87%8D%E5%8A%9B%E5%90%97%EF%BC%9F.jpg "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？")
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[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
![[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](http://slidesplayer.com/slide/16211428/95/images/20/%5B%E8%87%AA%E4%B8%BB%E6%80%BB%E7%BB%93%5D%EF%BC%9A%E6%B1%BD%E8%BD%A6%E7%BB%8F%E8%BF%87%E4%B8%8D%E5%90%8C%E6%A1%A5%E9%9D%A2%E7%9A%84%E6%83%85%E5%86%B5+%E6%B0%B4%E5%B9%B3%E6%A1%A5+%E6%8B%B1%E5%BD%A2%E6%A1%A5+%E5%87%B9%E5%BD%A2%E6%A1%A5+%E5%8F%97%E5%8A%9B%E5%9B%BE+%E5%8E%8B%E5%8A%9B%E5%A4%A7%E5%B0%8F+%E5%8A%A0%E9%80%9F%E5%BA%A6%E7%9A%84%E6%96%B9%E5%90%91+%E8%B6%85%E3%80%81%E5%A4%B1%E9%87%8D+FN+FN+%E5%90%91%E4%B8%8B+%E5%90%91%E4%B8%8A+%E5%A4%B1%E9%87%8D+%E8%B6%85%E9%87%8D.jpg "[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")
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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
![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](http://slidesplayer.com/slide/16211428/95/images/21/%E6%B1%BD%E8%BD%A6%E8%BF%87%E6%8B%B1%E6%A1%A5+%5B%E6%80%9D%E8%80%83%E4%B8%8E%E8%AE%A8%E8%AE%BA%5D%EF%BC%9A+%E6%A0%B9%E6%8D%AE%E5%85%AC%E5%BC%8F+%EF%BC%8C%E8%AF%95%E5%88%86%E6%9E%90%E5%A6%82%E6%9E%9C%E6%B1%BD%E8%BD%A6%E7%9A%84%E9%80%9F%E5%BA%A6%E4%B8%8D%E6%96%AD%E5%A2%9E%E5%A4%A7%EF%BC%8C%E5%8E%8B%E5%8A%9B%E5%A4%A7%E5%B0%8F%E4%BC%9A%E5%A6%82%E4%BD%95%E5%8F%98%E5%8C%96%EF%BC%9F%E5%BD%93%E9%80%9F%E5%BA%A6%E5%A4%9A%E5%A4%A7%E6%97%B6%EF%BC%8C%E5%8E%8B%E5%8A%9B%E4%B8%BA%E9%9B%B6%EF%BC%9F+V%E5%A2%9E%E5%A4%A7%EF%BC%8CFN%E5%87%8F%E5%B0%8F.jpg "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.")
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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？
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离心现象 观察与思考
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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
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离心现象的应用和防止
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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
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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。
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