徐州市中小學教學研究室高一物理生活中的圓周運動學案

學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精學必求其心得，業(yè)必貴于專精5。7生活中的圓周運動一。學習目標1。讓學生學會定性分析火車轉(zhuǎn)彎過程中外軌高于內(nèi)軌的原因.2.讓學生能夠定量分析汽車過拱形橋最高點、凹形橋最低點時對橋面的壓力，學會用牛頓第二定律分析圓周運動。3.讓學生知道航天器中完全失重現(xiàn)象的本質(zhì).4。讓學生知道離心運動及其產(chǎn)生條件,認識和體會圓周運動中的向心力來源和離心現(xiàn)象。二.自主學習1.鐵路的彎道(1)火車在彎道上做運動，其半徑是沿著方向的.由于其質(zhì)量巨大，所以需要很大的力。

（2)如果內(nèi)外軌一樣高，則由對輪緣的彈力提供向心力.

(3）鐵路彎道的特點：①略高于。

②鐵軌對火車的支持力不是豎直向上的，而是。

③提供了火車轉(zhuǎn)彎的向心力.

2。拱形橋向心力來源(最高點和最低點)：汽車做圓周運動，和的合力提供向心力。

3。航天器中的失重問題(1)航天器在近地軌道運動①提供向心力，滿足關(guān)系是，航天器的速度.

②對于航天員，由提供向心力，滿足關(guān)系是.

由此可得:FN=0時,航天員處于狀態(tài)。

（2)對失重現(xiàn)象的認識:航天器內(nèi)的所有物體都處于狀態(tài)，但是并不是不受重力。

4.離心運動1。物體在做圓周運動時，提供向心力的力突然消失,物體會怎樣運動?2。如果合力不足以提供向心力，物體又會怎樣運動?3。什么是離心運動？有哪些應(yīng)用?有哪些危害？【歸納總結(jié)】當所供的力不足以提供向心力，物體就做離心運動。三.典例分析(一）近似處理思想在火車轉(zhuǎn)彎問題中的應(yīng)用【例題1】一段鐵路轉(zhuǎn)彎處,內(nèi)、外軌高度差為h＝10㎝，彎道半徑為r＝625m,軌距L＝1435mm，求這段彎道的設(shè)計速度v0是多大時才能保證內(nèi)、外軌不受側(cè)向壓力？【訓練1】鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑r是根據(jù)地形決定的,彎道處要求外軌比內(nèi)軌高，其內(nèi)、外軌道高度差h的設(shè)計不僅與r有關(guān)，還取決于火車在彎道上的行駛速率.下表是鐵路設(shè)計人員技術(shù)手冊中彎道半徑r及與之對應(yīng)的軌道的高度差h：彎道半徑r／m660330220165132110內(nèi)、外軌道高度差h/mm50100150200250300（1）根據(jù)表中數(shù)據(jù)，寫出h和r的關(guān)系式，并求出r＝440m時h的值。（2)鐵路建成后，火車通過彎道時，為保證絕對安全，要求內(nèi)、外軌道均不向車輪施加側(cè)向壓力，又已知我國鐵路內(nèi)、外軌的間距設(shè)計值L＝1435mm，結(jié)合表中數(shù)據(jù),算出我國火車的轉(zhuǎn)彎速率v。(二）圓周運動中繩模型的應(yīng)用【例題2】長L＝0。5m的細繩拴著小水桶繞固定軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，筒中有質(zhì)量m＝0。5Kg的水,問:(1）在最高點時,水不流出的最小速度是多少？（2）在最高點時，若速度v＝3m/s，水對筒底的壓力多大?rBAh圖1【訓練2】游樂園里過山車原理的示意圖如圖1所示。設(shè)過山車的總質(zhì)量為m,由靜止從高為h的斜軌頂端A點開始下滑，到半徑為r的圓形軌道最高點B時恰好對軌道無壓力。求過山車在圓形軌道最高點rBAh圖1（三）圓周運動中的桿模型【例題3】如圖2所示，長為L的輕桿一端有一個質(zhì)量為m的小球，另一端有光滑的固定軸O，現(xiàn)給球一初速度，使球和桿一起繞O軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，不計空氣阻力,則()圖2OLmA。小球到達最高點的速度必須大于

B。小球到達最高點的速度可能為0

C。小球到達最高點受桿的作用力一圖2OLm圖3vR【訓練3】如圖3所示，在豎直平面內(nèi)有一內(nèi)徑為d的光滑圓管彎曲而成的環(huán)形軌道，環(huán)形軌道半徑R遠遠大于d,有一質(zhì)量為m的小球，直徑略小于圖3vR四、拱橋問題圖4【例題4】如圖4所示，汽車質(zhì)量為1。5×104Kg，以不變的速率先后駛過凹形橋和凸形橋，橋面圓弧半徑為15m,如果橋面承受的最大壓力不得超過2.0×105N，