陜西省安康市石泉縣高中物理 第2章 研究圓周運(yùn)動(dòng) 2.3 圓周運(yùn)動(dòng)的案例分析（問(wèn)題探究式）課件 滬科版必修2.ppt

第二章研究圓周運(yùn)動(dòng),第三節(jié)圓周運(yùn)動(dòng)的案例分析,2.知道向心力是圓周運(yùn)動(dòng)的物體沿半徑方向的合力，不管是勻速圓周運(yùn)動(dòng)還是變速圓周運(yùn)動(dòng),1.通過(guò)日常生活中的常見(jiàn)例子，學(xué)會(huì)分析具體問(wèn)題中的向心力來(lái)源,3.能運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析和處理生活中的具體實(shí)例,學(xué)習(xí)目標(biāo)：,1.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到向心力的作用，如何理解向心力？,向心力是按效果命名的力,任何一個(gè)力或幾個(gè)力的合力只要它的作用效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力,不能認(rèn)為做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體除了受到另外物體的作用力外，還要受到向心力,復(fù)習(xí)回顧,2.試說(shuō)出計(jì)算向心力、向心加速度的公式,向心加速度的大?。?向心力的方向：,始終指向圓心,向心力的大小:,始終指向圓心,向心加速度的方向：,彎道上行駛的汽車(chē),生活中的向心力,蕩秋千,過(guò)拱橋,如果你坐過(guò)過(guò)山車(chē),在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)有何感受？請(qǐng)交流一下你的感受。,問(wèn)題探究,案例1游樂(lè)場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)：過(guò)山車(chē),在最高點(diǎn),案例2水流星的圓周運(yùn)動(dòng),在最高點(diǎn),在最高點(diǎn),案例3汽車(chē)過(guò)拱形橋,1.汽車(chē)靜止在橋頂與通過(guò)橋頂是否為同種狀態(tài)？,2.汽車(chē)過(guò)拱橋橋頂?shù)南蛐牧θ绾萎a(chǎn)生？,方向如何？,問(wèn)題探究,質(zhì)量為m的汽車(chē)在凹橋上以速度v前進(jìn)，橋面的圓弧半徑為r，重力加速度為g。求汽車(chē)通過(guò)橋的最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面的壓力F。并討論若速度增大會(huì)發(fā)生什么情況?,問(wèn)題探究,案例4車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)所需向心力,外軌略高于內(nèi)軌時(shí)：,火車(chē)受力：,豎直向下的重力G,火車(chē)的向心力：,由G和N的合力提供,垂直軌道面的支持力N,試推導(dǎo)：火車(chē)的限速為,為什么火車(chē)要限速？,由力的關(guān)系得：,由向心力公式得：,F,由幾何關(guān)系得：,問(wèn)題探究,若火車(chē)速度與設(shè)計(jì)速度不同會(huì)怎樣？,過(guò)大時(shí)：外側(cè)軌道與輪之間有彈力,過(guò)小時(shí)：內(nèi)側(cè)軌道與輪之間有彈力,需要輪緣提供額外的彈力滿(mǎn)足向心力的需求,當(dāng)火車(chē)提速后，如何對(duì)舊的鐵路彎道進(jìn)行改造？?jī)?nèi)外軌的高度差h如何確定？,問(wèn)題探究,問(wèn)題探究,案例5汽車(chē)勻速轉(zhuǎn)彎,為什么高速公路轉(zhuǎn)彎處修建的外側(cè)高一些？,問(wèn)題探究,例題,例1、一輛汽車(chē)勻速率通過(guò)半徑為R的圓弧拱形路面，關(guān)于汽車(chē)的受力情況，下列說(shuō)法正確的是（）A、汽車(chē)對(duì)路面的壓力大小不變，總是等于汽車(chē)的重力B、汽車(chē)對(duì)路面的壓力大小不斷發(fā)生變化，總是小于汽車(chē)所受重力C、汽車(chē)的牽引力不發(fā)生變化D、汽車(chē)的牽引力逐漸變小,BD,由上式和牛頓第三定律可知,解：根據(jù)牛頓第二定律,例2、質(zhì)量為m的汽車(chē)以速度V，經(jīng)過(guò)一個(gè)半徑為R的拱形橋，行駛到最高點(diǎn)時(shí)，汽車(chē)對(duì)橋面的壓力是多大？,解得支持力,汽車(chē)對(duì)橋的壓力,例題,例題,例3、火車(chē)以半徑R=900m轉(zhuǎn)彎，火車(chē)質(zhì)量為8105kg，速度為30m/s，火車(chē)軌距l(xiāng)=1.4m，要使火車(chē)通過(guò)彎道時(shí)僅受重力與軌道的支持力，軌道應(yīng)該墊的高度h？（較小時(shí)tan=sin）,由力的關(guān)系得：,由向心力公式得：,由幾何關(guān)系得：,解：,=0.14m,例題,例4、質(zhì)量為m的小球，用一條繩子系著在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球到最高點(diǎn)時(shí)的速度為v，到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度為，則小球通過(guò)上述兩位置處時(shí)繩子所受的張力之差是()A.6mgB.5mgC.4mgD.2mg,A,例題,例5.如圖所示，質(zhì)量可以不計(jì)的細(xì)桿的一端固定著一個(gè)質(zhì)量為m的小球，另一端能繞光滑的水平軸O轉(zhuǎn)動(dòng).讓小球在豎直平面內(nèi)繞軸O做半徑為l的圓周運(yùn)動(dòng)，小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的線速度大小為v下列說(shuō)法中正確的是(),A、v不能小于,BCD,訓(xùn)練鞏固,1下列有關(guān)洗衣機(jī)脫水筒的脫水原理說(shuō)法正確的是()A水滴受離心力作用，而沿背離圓心的方向甩出B水滴受到向心力，由于慣性沿切線方向甩出C水滴受到的離心力大于它受到的向心力，從而沿切線方向甩出D水滴與衣服間的附著力小于它所需的向心力，于是沿切線方向甩出,D,訓(xùn)練鞏固,2雜技演員表演“水流星”，在長(zhǎng)為L(zhǎng)1.6m的細(xì)繩的一端，系一個(gè)與水的總質(zhì)量為m0.5kg的盛水容器，以繩的另一端為圓心，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示.若“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速率為4m/s，則下列說(shuō)法正確的是(取g10m/s2)()A“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，沒(méi)有水從容器中流出B“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，繩的拉力及容器底部受到的壓力均為零C“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用D“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，繩子的拉力大小為5N,AB,訓(xùn)練鞏固,3.有一列重為100t的火車(chē)，以72km/h的速率勻速通過(guò)一個(gè)內(nèi)外軌一樣高的彎道，軌道半徑為400m.(g取10m/s2)(1)試計(jì)算鐵軌受到的側(cè)壓力；(2)若要使火車(chē)以此速率通過(guò)彎道，且使鐵軌受到的側(cè)壓力為零，我們可以適當(dāng)傾斜路基，試計(jì)算路基傾斜角度的正切值.,訓(xùn)練鞏固,4.有一列重為100t的火車(chē)，以72km/h的速率勻速通過(guò)一個(gè)內(nèi)外軌一樣高的彎道，軌道半徑為400m.(g取10m/s2)(1)試計(jì)算鐵軌受到的側(cè)壓力；(2)若要使火車(chē)以此速率通過(guò)彎道，且使鐵軌受到的側(cè)壓力為零，我們可以適當(dāng)傾斜路基，試計(jì)算路基傾斜角度的正切值.,F,“供需”平衡物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),向心力公式的理解,從“供”“需”兩方面研究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,課堂小結(jié),處理勻速圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的一般步驟：,（1）明確對(duì)象，找出圓周平面，確定圓心和半徑,（2）進(jìn)行受力分析，畫(huà)出受力分析圖,（3）求出在半徑方向的合力，即向心力,（4）用牛頓第二定律結(jié)合勻速圓周運(yùn)的特點(diǎn)列方程求解。,課堂小結(jié),