山東省樂(lè)陵市第一中學(xué)高中物理必修二5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)學(xué)案

2016級(jí)高一物理學(xué)班級(jí)：姓名：使用日期：審批：《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》自主學(xué)習(xí)案主備人：高玉芳審核人：高一物理組學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能定性分析火車(chē)外軌比內(nèi)軌高的原因.2.能定量分析汽車(chē)過(guò)拱形橋最高點(diǎn)和凹形橋最低點(diǎn)的壓力問(wèn)題.3.知道航天器中的失重現(xiàn)象的本質(zhì).4.知道離心運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生條件.重點(diǎn)：火車(chē)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題和汽車(chē)過(guò)拱橋問(wèn)題難點(diǎn)：離心運(yùn)動(dòng)的條件自主學(xué)習(xí):1．火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)實(shí)際是在做圓周運(yùn)動(dòng)，因而具有____________，需要__________．如果轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)外軌一樣高，則由______________提供向心力，這樣，鐵軌和車(chē)輪易受損．如果轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌，火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)鐵軌對(duì)火車(chē)的支持力不再是豎直向上的，而是________________，它與重力的合力指向________，為火車(chē)提供了一部分向心力，減輕了輪緣與外軌的擠壓．適當(dāng)設(shè)計(jì)內(nèi)外軌的高度差，使火車(chē)以規(guī)定的速度行駛時(shí)，轉(zhuǎn)彎需要的向心力幾乎完全由________________________提供．2．當(dāng)汽車(chē)以相同的速率分別行駛在凸形橋的最高點(diǎn)和凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)，汽車(chē)對(duì)橋的壓力的區(qū)別如下表所示.內(nèi)容項(xiàng)目凸形橋凹形橋受力分析圖以a方向?yàn)檎较?，根?jù)牛頓第二定律列方程mg－FN1＝meq\f(v2,r)FN1＝mg－meq\f(v2,r)FN2－mg＝meq\f(v2,r)FN2＝mg＋meq\f(v2,r)牛頓第三定律FN1′＝FN1＝mg－meq\f(v2,r)FN2′＝FN2＝mg＋meq\f(v2,r)討論v增大，F(xiàn)N1′減??；當(dāng)v增大到eq\r(gr)時(shí)，F(xiàn)N1′＝0v增大，F(xiàn)N2′增大，只要v≠0，F(xiàn)N1′<FN2′由列表比較可知，汽車(chē)在凹形橋上行駛對(duì)橋面及輪胎損害大，但在凸形橋上，最高點(diǎn)速率不能超過(guò)________．當(dāng)汽車(chē)以v≥eq\r(gr)的速率行駛時(shí)，將做________，不再落到橋面上．3．(1)航天器中的物體做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力由__________提供．(2)當(dāng)航天器的速度____________時(shí)，航天器所受的支持力FN＝0，此時(shí)航天器及其內(nèi)部的物體處于__________狀態(tài)．4．(1)離心現(xiàn)象：如果一個(gè)正在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力時(shí)，物體就會(huì)沿切線方向飛出或________圓心運(yùn)動(dòng)，這就是離心現(xiàn)象．離心現(xiàn)象并非受“離心力”作用的運(yùn)動(dòng)．(2)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的合外力F合指向圓心，且F合＝eq\f(mv2,r)，物體做穩(wěn)定的________________；所受的合外力F合突然增大，即F合>mv2/r時(shí)，物體就會(huì)向內(nèi)側(cè)移動(dòng)，做________運(yùn)動(dòng)；所受的合外力F合突然減小，即F合<mv2/r時(shí)，物體就會(huì)向外側(cè)移動(dòng)，做________運(yùn)動(dòng)，所受的合外力F合＝0時(shí)，物體做離心運(yùn)動(dòng)，沿切線方向飛出．5．勻速圓周運(yùn)動(dòng)、離心運(yùn)動(dòng)、向心運(yùn)動(dòng)比較：勻速圓周運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)向心運(yùn)動(dòng)受力特點(diǎn)________等于做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力合外力__________或者_(dá)_______提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力合外力________做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力圖示力學(xué)方程F____mrω2F____mrω2(或F＝0)F____mrω2自我檢測(cè):1.汽車(chē)以一定的速度經(jīng)過(guò)一個(gè)圓弧形橋面的頂點(diǎn)時(shí)，關(guān)于汽車(chē)的受力及汽車(chē)對(duì)橋面的壓力情況，以下說(shuō)法正確的是()A.在豎直方向汽車(chē)受到三個(gè)力：重力、橋面的支持力和向心力B.在豎直方向汽車(chē)只受兩個(gè)力：重力和橋面的支持力D汽車(chē)對(duì)橋面的壓力大于汽車(chē)的重力2016級(jí)高一物理學(xué)案班級(jí)：姓名：使用日期：審批：《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》合作探究案主備人：高玉芳審核人：高一物理組合作探究一：水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)（一）、火車(chē)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題1．分析火車(chē)在平直軌道上勻速運(yùn)動(dòng)時(shí)受什么力？2．如果火車(chē)在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎時(shí)如何獲得向心力的?3．高速行駛的火車(chē)的輪緣與鐵軌擠壓的后果會(huì)怎樣?4．如何解決了這一實(shí)際問(wèn)題：討論：質(zhì)量m=100t的火車(chē)在軌道上行駛,火車(chē)內(nèi)外軌連線與水平面夾角為370.彎道半徑R=30m.(1)當(dāng)火車(chē)的速度v1=10m/s時(shí),軌道何處受側(cè)壓力?方向如何?(2)當(dāng)火車(chē)的速度v2=15m/s時(shí),軌道何處受側(cè)壓力?方向如何?(3)當(dāng)火車(chē)的速度v3=20m/s時(shí),軌道何處受側(cè)壓力?方向如何?要使火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)損害最小，對(duì)行駛的速度有什么要求？〖拓展〗（1）汽車(chē)在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎是什么力提供向心力？（2）為什么高速公路彎道處外高內(nèi)低，超速車(chē)道比主車(chē)道更傾斜？（畫(huà)出汽車(chē)在不同的路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)的受力分析圖并思考向心力的來(lái)源。），合作探究二：豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)（二）、汽車(chē)過(guò)拱形橋（只限在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)）１.質(zhì)量為m的汽車(chē)在拱形橋上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為R，RNRNvvvRN凸行橋：凹行橋：思考：１那種形狀的橋在汽車(chē)通過(guò)橋面時(shí)對(duì)橋的壓力最??？２當(dāng)汽車(chē)對(duì)橋的壓力剛好減為零時(shí)，汽車(chē)的速度有多大？３當(dāng)汽車(chē)的速度大于這個(gè)速度時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？離心運(yùn)動(dòng)：1定義:2.條件:拓展:地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋。汽車(chē)沿南北行駛，不斷加速。請(qǐng)思考：會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況。速度大到一定程度時(shí)，地面對(duì)車(chē)的支持力是零，此時(shí)汽車(chē)處于什么狀態(tài)？駕駛員與座椅間的壓力是多少？駕駛員軀體各部分間的壓力是多少？駕駛員此時(shí)可能有什么感覺(jué)？航天器中的失重現(xiàn)象：隨堂練習(xí):1．在某轉(zhuǎn)彎處，規(guī)定火車(chē)行駛的速率為v0，則下列說(shuō)法中正確的是()A．當(dāng)火車(chē)以速率v0行駛時(shí)，火車(chē)的重力與支持力的合力方向一定沿水平方向B．當(dāng)火車(chē)的速率v>v0時(shí)，火車(chē)對(duì)外軌有向外的側(cè)向壓力C．當(dāng)火車(chē)的速率v>v0時(shí)，火車(chē)對(duì)內(nèi)軌有向內(nèi)的擠壓力D．當(dāng)火車(chē)的速率v<v0時(shí)，火車(chē)對(duì)內(nèi)軌有向內(nèi)側(cè)的壓力2．一輛質(zhì)量m=2t的小