匀速圆周运动的实例分析.ppt

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1、课题:匀速圆周运动的实例分析[教学目的]：通过火车转弯、水流星实例的分析，掌握在具体问题中怎样分析物体受到的向心力。[教学重点、难点]：分析具体问题中向心力的来源。[教学方法、手段]：运用多媒体课件。[教学过程]：一、简要复习，引入新课匀速圆周运动的概念：质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的圆弧长度都相等，这种运动就叫做匀速圆周运动。其运动形式为：变加速曲线运动。匀速圆周运动的条件：受到一大小不变、方向时刻指向圆心的力的作用。向心力的实质：沿半径方向的合外力。说明：沿半径方向的合外力也即向心力的来源。那么，在具体的

2、问题中向心力的来源应怎样寻找？（提问）（沿半径方向的合外力）在日常生活中有很多圆周运动的实例：骑自行车、摩托车转弯，汽车、火车转弯，飞机作俯冲运动等都是圆周运动，这些运动的向心力的来源是什么？这节课我们就来讨论火车转弯及“水流星”节目中的力学原理。二、新课教学1、火车转弯展示火车转弯的情形，提出问题：火车能在高出路面的工字型轨道滚滚向前而不越轨一寸，这是为什么？火车能安全的通过弯道，这又是为什么？下面我们来研究火车转弯时的情形，运动形式：圆周运动必定受到向心力的作用（那么火车受到向心力的来源是什么？）火车轮缘的特殊构造

3、。（1向心力的来源）介绍火车车轮的特殊构造；（结合课件演示讲解）直道行使时，火车受力情况：重力、铁轨的支持力、机车的牵引力、空气及铁轨的阻力。轮缘并不与铁轨相互作用。弯道行使时，如果内外轨一样高，则外侧轮缘与铁轨之间发生挤压作用,外轨作用在轮缘上的弹力F，就是指向圆心使火车产生向心加速度的向心力(强调：指向圆心方向的合外力)。如果火车转弯时的速率是v，转弯处弧形轨道的半径是r，火车的质量是m，那么：F=火车质量和速率都相当大，F也相当大，根据牛顿第三定律，轮缘对外轨的作用力F’与力F大小相等，方向相反，外轨在这个力的挤

4、压下很容易损坏。提出问题：请你设计，怎样才能减小轮缘跟铁轨相互挤压的力而又能产生使火车转弯所需的向心力？（设计：使路面向圆心一侧倾斜一个很小的角度，使外轨略高于内轨，如图所示）弯道处外轨略高于内轨的情况下，向心力由支持力N与重力G的合力F和铁轨对轮缘的弹力的共同作用提供。具体情况如下：（1）讨论：如果外轨超出内轨的高度适当，可以使重力G与支持力N的合力F刚好等于火车转弯所需要的向心力。这时，外轨与轮缘不相互挤压。设铁路转弯处的圆弧半径为R，h为内外轨的高度差，L为两轨道间的距离，则有：F向=Gtgθ当θ角很小时：tgθ

5、≈sinθ=h/L∴F向=Gh/L再由F向=mv2/R,得mv2/R=Gh/L则有：v=1、“水流星”模型课件展示杂技演员表演“水流星”节目，我们发现不管演员怎样抡，水都不会从杯里洒出，甚至杯子在竖直面内运动到最高点时，已经杯口朝下，水也不会从杯子里洒出。这是为什么？=①当V实=V时，向心力完全由G和N的合力提供；②当V实>V时，火车轮缘与外轨相互挤压；③当V实

6、个力的作用：重力Ｇ和杯底对水的弹力Ｎ，正是这两个提供了向心力（强调：沿半径方向上的合外力），设水的质量为m，杯子运动到最高点时速率为v，绳长为r则有：N+mg=mv2/r∵N≥0∴v≥①当v＝时，Ｎ＝０，水在杯中刚好不流出，此时水作圆周运动所需向心力刚好完全由重力提供，此为临界条件。②当v>时，Ｎ>０，杯底对水有一向下的力的作用，此时水作圆周运动所需向心力由Ｎ和重力Ｇ的合力提供。③当v<时，Ｎ<０，实际情况杯底不可能给水向上的力，所以，此时水将会流出杯子。三、目标检测：1、杂技演员在表演水流星节目时，水在最高点杯口向下

7、时正好不流下来，这是因为（）A、水受到离心力的作用B、水处于失重状态，不受重力作用C、重力作为向心力，起了使水改变运动方向的作用D、水受到重力、杯底压力和向心力的作用，合力为零2、在水平面上转弯的汽车，向心力是（）A、重力和支持力的合力B、静摩檫力C、滑动摩檫力D、重力、支持力和牵引力的合力3、质量为m的小球在竖直平面内的圆形轨道内侧运动，若经最高点不脱离轨道的临界速度为v，则当小球以2v速度经过最高点时，小球对轨道的压力大小为（）A、0B、mgC、3mgD、5mg4、把总质量为M的盛有水的桶，系在长L的绳子一端，使桶

8、在竖直平面内绕绳另一端做圆周运动，要使桶运动到最高点时水不流出，水桶这时速度应，而这时绳中拉力的最小值为。5、质量是1×103kg的汽车驶过一座拱桥，已知桥顶点桥面的圆弧半径是90m，g=10m/s2。求：　⑴汽车以15m/s的速度驶过桥顶时，汽车对桥面的压力；　⑵汽车以多大的速度驶过桥顶时，汽车对桥面的压力为零？四、小结：