5.7生活中的圆周运动学案

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5.7生活中的圆周运动（学案）【学习目标】1．知道向心力是使物体产生向心加速度的原因．2．会在具体问题中分析向心力的来源，并能初步应用公式计算．3．能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例．4．知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度．【知能准备】1．做匀速圆周运动的物体所受的合外力总是指向，所以叫，它是根据力的来命名的。2．向心力总是指向圆心，而线速度沿圆的切线方向，故向心力始终与线速度垂直，所以向心力的作用效果只是改变物体线速度的而不改变线速度的。3．向心力产生的加速度也总是指向，叫。4．从数量关系上，当从外界提供的向心力与物体在某轨道上做圆周运动所需要的向心力满足什么关系时，物体做圆周运动？（）【新课教学】一、火车转弯图2）（图1）1、火车结构特点：火车的车轮有凸出的轮缘，且火车在轨道上运行时，有凸出轮缘的一边在两轨道内侧，2．火车转弯时实际是在做圆周运动，因而具有____________，需要__________．（1）如果转弯时内外轨一样高，则由____________________提供向心力，这样，铁轨和车轮易受损．（2）如果转弯处略高于，火车转弯时铁轨对火车的不再是竖直向上的，而是________________，它与重力的合力指向________，为火车提供了一部分向心力，减轻了轮缘与外轨的挤压．适当设计内外轨的高度差，使火车以规定的速度行驶时，转弯需要的向心力几乎完全由________________________提供．（图3）（3）设内外轨间的距离为L，内外轨的高度差为h，火车转弯的半径为R，火车转弯的规定速度为v0，由图3所示力的合成得向心力为F合=由牛顿第二定律得：F合=m所以=即火车转弯的规定速度v0=。⑷对火车转弯时速度与向心力的讨论a．当火车以规定速度v0转弯时，合力F向心力，这时轮缘与内外轨均无侧压力。b．当火车转弯速度v>v0时，该合力F向心力，外轨向内挤压轮缘，提供侧压力，与F共同充当向心力。c．当火车转弯速度vv0时，火车对外轨有向外的侧向压力C．当火车的速率v>v0时，火车对内轨有向内的挤压力D．当火车的速率vmv2/r时，物体就会向内侧移动，做________运动；所受的合外力F合突然减小，即F合课堂探究练1．ABD2．0.195m解析　火车在转弯时所需的向心力由火车所受的重力和轨道对火车支持力的合力提供的，如图所示，图中h为两轨高度差，d为两轨间距，mgtanα＝m，tanα＝，又由于轨道平面和水平面间的夹角一般较小，可近似认为：tanα≈sinα＝.因此：＝，则h＝＝m＝0.195m.点评　近似计算是本题的关键一步，即当角度很小时：sinα≈tanα.3．B4．(1)10m/s　(2)105N解析　(1)汽车在凹形桥底部时对桥面压力最大，由牛顿第二定律得：FN－mg＝m.代入数据解得vmax＝10m/s.(2)汽车在凸形桥顶部时对桥面压力最小，由牛顿第二定律得：mg－FN′＝.代入数据解得FN′＝105N.由牛顿第三定律知汽车对桥面的最小压力等于105N.点评　(1)汽车行驶时，在凹形桥最低点，加速度方向竖直向上，汽车处于超重状态，故对桥面的压力大于重力；在凸形桥最高点，加速度方向竖直向下，处于失重状态，故对桥面的压力小于重力．(2)汽车在拱形桥的最高点对桥面的压力小于或等于汽车的重力．①当v＝时，FN＝0.②当v>时，汽车会脱离桥面，发生危险．③当0≤v<时，0mg，物体处于超重状态；若mg＝m，则FN＝0.]点评　物体在竖直平面内做圆周运动时，在最高点处于失重状态；在最低点处于超重状态．6．C　[物体之所以产生离心现象是由于F合＝F向