高中物理人教版 (新课标)必修27.生活中的圆周运动第一课时导学案及答案
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课程名称 | 课型 单一课 | 课时1 | ||
学习目标 | 1．会在具体问题中分析向心力的来源，会处理火车转弯、汽车过桥等力学问题． 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， 3．知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动 4．通过实际演练，使学生在巩固知识的同时，领略到将理论应用于实际解决问题而带来的成功乐趣．培养学生探究知识的欲望和学习兴趣，提高在生活中的应用物理的意识。 ． | |||
重点、难点
| 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． 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．
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学法指导 | 1.学生根据导学案,结合课本进行预习,做学案后的练习进行自我检 测,找出自己的误点.疑点.错点,做到听课”有备而听”. 2.讲完课后,应根据老师的讲解,结合自己的理解重新完善本导案. | |||
导学过程 | 导学笔记 | |||
预习导学 认真阅读教材p23-p25，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___________力提供 自主探究 如图示 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？
汽车过拱桥 （可通过学生看书，讨论，总结） 问题：质量为m的汽车在拱桥上以速度v前进，桥面的圆弧半径为 r，求汽车通过桥的最高点时对桥面的压力。当汽车的速度不断增大时 ，会发生什么现象？
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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．） 合作探究： 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?
巩固提高
例1．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 例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 例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 例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 BC. D. 例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． 例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 例7．一汽车通过拱形桥顶点时速度为10 m/s，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力，车速至少为（ ） A．15 m/s B．20 m/s C．25 m/s D．30 m/s 例8．有一种大型游戏器械，它是一个圆筒形大容器，筒壁竖直，游客进入容器后靠筒壁站立，当圆筒开始转动，转速加快到一定程度时，突然地板塌落，游客发现自己没有落下去，这是因为（ ） A．游客受到的筒壁的作用力垂直于筒壁 B．游客处于失重状态 C．游客受到的摩擦力等于重力 D．游客随着转速的增大有沿壁向上滑动的趋势 例9．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 例10．一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 例11．如图所示，汽车在倾斜的弯道上拐弯，弯道的倾角为θ，半径为r，则汽车完全不靠摩擦力转弯的速率是
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课后巩固
一、选择题 1．在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了（ ） A．减轻火车轮子挤压外轨 B．减轻火车轮子挤压内轨 C．使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需向心力 D．限制火车向外脱轨 2．铁路转弯处的圆弧半径为R，内侧和外侧的高度差为h，L为两轨间的距离，且L>h，如果列车转弯速率大于，则（ ） A．外侧铁轨与轮缘间产生挤压 B．铁轨与轮缘间无挤压 C．内侧铁轨与轮缘间产生挤压 D．内外铁轨与轮缘间均有挤压 3．汽车在水平地面上转弯时，地面的摩擦力达到最大，当汽车速率增为原来的2倍时，则汽车拐弯的半径必须（ ） A．减为原来的1/2倍 B．减为原来的1/4倍 C．增为原来的2倍 D．增为原来的4倍 4．乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是（ ） A．车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来 B．人在最高点时对座仍可能产生压力，但压力一定小于mg C．人在最低点时对座位的压力等于mg D．人在最低点时对座位的压力大于mg 5．下列哪些现象是为了防止物体产生离心运动( ) A．μmg B．μmv2/R C．μm(g+v2/R) D．μm(g-v2/R) 7．一重球用细绳悬挂在匀速前进中的车厢天花板上，如图6-8-8当车厢突然制动时，则：（ ） A.绳的拉力突然变大 B.绳的拉力突然变小 C.绳的拉力没有变化 D.无法判断拉力有何变化 8．质量为m的木块从半径为R的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中，如果由于摩擦力的使用使得木块的速率不变，如图所示，那么 （ ）
A．因为速率不变，所以木块的加速度为零 B．木块下滑过程中所受的合外力越来越大 C．木块下滑过程中所受的摩擦大小不变 D．木块下滑过程中的加速度大小不变，方向始终指向球心
三、计算题 9.一辆质量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
10．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
11.如图37－3所示，在光滑水平桌面上有一光滑小孔O；一根轻绳穿过小孔，一端连接质量为m＝1kg的小球A，另一端连接质量为M＝4kg的重物B． (1)当小球A沿半径r＝0.1m的圆周做匀速圆周运动，其角速度为ω＝10rad/s时，物体B对地面的压力为多大？ (2)当A球的角速度为多大时，B物体处于将要离开、而尚未离开地面的临界状态？(g＝10m/s2)
参考答案： 巩固提高： 例1.A 例2.C 例3.D 例4.B 例5.D 例6.D 例7. B 例8.C 例9:D 例10：1:3 例11. 课后巩固： 1.ACD 2.A 3.D 4.D 5.A 6.C 7.A 8.D
课后反思
| 自己学会了什么?还有哪些疑问?
分小组进行合作探究
反思本节课,我之前的预习效果如何呢? 找到问题了吗? 参与发言了吗? 参与合作了吗? 这节课你学到了什么?
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