高中7.生活中的圆周运动导学案

总课题

第五章 曲线运动

总课时

第10 课时

课题

第七节 生活中的圆周运动

课型

新授课

学

习

目

标

1．能定性分析火车转弯外轨比内轨高的原因

2．能定量分析汽车过拱形桥最高点与凹形桥最低点的压力问题

3．知道航天器中的失重的本质

4知道离心运动及产生的条件，了解离心运动的应用和防止

    1．通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生分析和解决问题的能力．

    2．通过匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辩证关系，提高学生的分析能力．

    3．通过对离心现象的实例分析，提高学生综合应用知识解决问题的能力．

学习

重点

1．理解向心力是一种效果力．

2．在具体问题中能找到是谁提供向心力的，并结合牛顿运动定律求解有关问题．

学习

难点

1．具体问题中向心力的来源．

2．关于对临界问题的讨论和分析．

3．对变速圆周运动的理解和处理．

学法

指导

自主阅读、合作探究、精讲精练、

教学

准备

教学

设想

预习导学→学生初步了解本节内容→合作探究→突出重点，突破难点→典型例题分析→巩固知识→达标提升

教               学            过              程

                       师        生      互      动

补充内容或错题订正

任务一  预习导学

（认真阅读教材p26-p29，独立完成下列问题）

一、        车辆转弯问题的研究

1、火车转弯：

(1)内外轨高度相同时，转弯所需的向心力由_____________力提供。

(2)外轨高度高于内轨，火车按设计速度行驶时，火车转弯所需的向心力由________________提供。

如图所示 已知 h , L,转弯半径R,车轮对内外轨都无压力,质量为m的火车运行的速率应该多大?

思考与交流1、如果超速行驶会怎么样？如果减速行驶呢？

2、各种车辆在公路上行驶，向心力怎样提供？

二、拱形桥

问题情境：质量为m的汽车在拱形桥上以速度t／行驶，若桥面的圆弧半径为只，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力．

   （ 请学生独立画出汽车的受力图，推导出汽车对桥面的压力．）

引导：请同学们进一步考虑当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽车的速度有多大．当汽车的速度大于这个速度时，会发生什么现象?

 合作交流：下面再一起共同分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些？

三、航天器中的失重现象

从刚才研究的一道例题可以看出，当汽车通过拱形桥凸形桥面顶点时，如果车速达到一定大小，则可使汽车对桥面的压力为零．如果我们把地球想象为特大的“拱形桥”，则情形如何呢?会不会出现这样的情况；速度达到一定程度时，地面对车的支持力是零?这时驾驶员与座椅之间的压力是多少?驾驶员躯体各部分之间的压力是多少?他这时可能有什么感觉?

（学生独立分析以上提出的问题，并在练习本上画出受力分析图，尝试解答．）

引导：假设宇宙飞船质量为M，它在地球表面附近绕地球傲匀逮圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径R，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力．试求座舱对宇航员的支持力．此时飞船的速度多大?通过求解．你可以得出什么结论?

 四、离心运动

 引导：做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动呢?如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动呢?发表你的见解并说明原因．

合作交流：请同学们结合生活实际，举出物体做离心运动的例子．在这些例子中，离心运动是有益的还是有害的?你能说出这些例子中离心运动是怎样发生的吗?

任务二  例题分析

例：一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m／s2．求：

    (1)若桥面为凹形，汽车以20m／s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大?

    (2)若桥面为凸形，汽车以l0m／s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大?

    (3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力

任务三  达标提升

1．火车在转弯行驶时，需要靠铁轨的支持力提供向心力。下列关于火车转弯的说法中正确的是    (    )

A．在转弯处使外轨略高于内轨   B．在转弯处使内轨略高于外轨

C．在转弯处使内轨、外轨在同一水平高度

D．在转弯处火车受到的支持力竖直向上

2．汽车以—定速率通过拱桥时，下列说法中正确的是    (    )

A．在最高点汽车对桥的压力大于汽车的重力

B．在最高点汽车对桥的压力等于汽车的重力

C．在最高点汽车对桥的压力小于汽车的重力

D．汽车以恒定的速率过桥时，汽车所受的合力为零

3. 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

4. 如图1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.

5．在下列情况中，汽车对凸形桥顶部的压力最小的是(    )

 A．以较小的速度驶过半径较大的桥；

B．以较小的速度驶过半径较小的桥；

  C．以较大的速度驶过半径较大的桥：

  D．以较大的速度驶过半径较小的桥．

6．一辆汽车匀速通过一座圆形拱桥后，接着又匀速通过圆弧形凹地．设圆弧半径相等，汽车通过桥顶A时，对桥面的压力NA为车重的一半，汽车在弧形地最低点B时，对地面的压力为NB，则NA：NB为          ．

7．如图所示，长度为L=1.0m的绳，系一小球在竖直面内做圆周运动，小球的质量为M=5kg，小球半径不计，小球在通过最低点的速度大小为v=20m/s,试求：

（1)小球在最低点所受绳的拉力

 (2)小球在最低的向心加速度