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1、7 7 7 7、生活中的圆周运动阜阳十中阜阳十中 范洪光范洪光1.会在具体问题中分析向心力的来源；2.会用牛顿第二定律解决生活中较简单的圆周运动问题。3.经历拐弯和过桥的实例分析，提高分析、解决问题能力，发展交流与合作能力；4.假设自己是工程师，亲身体验利用物理知识解决现实问题所带来的愉悦感； 5.发展将物理知识应用于生活和生产实践的意识，以及勇于探究与日常生活有关的物理学问题的精神。温故知新温故知新1.做圆周运动的物体需要向心力；2.向心力3.向心力是效果力，它可以是由某一个力也可以是由某几个力的合力或某个力的分力来提供。思考：思考：思考：思考：l在平直轨道上匀在平直轨道上匀速行驶的火车，速
2、行驶的火车，火车受几个力作火车受几个力作用？这几个力的用？这几个力的关系如何？那火关系如何？那火车转弯时情况会车转弯时情况会有何不同呢？有何不同呢？l火车转弯时是在火车转弯时是在做圆周运动，那做圆周运动，那么是什么力提供么是什么力提供向心力？向心力？实例一、铁路的弯道一、铁路的弯道一、铁路的弯道一、铁路的弯道火车车轮与铁轨的构造火车车轮与铁轨的构造轮缘轮缘（交流与讨论）（交流与讨论）火车在水平弯道上转弯，其受力情况及向心力的来源。火车在水平弯道上转弯，其受力情况及向心力的来源。 GGN N外轨对轮缘的弹力提供向心力外轨对轮缘的弹力提供向心力. 靠这种办法靠这种办法得到向心力缺得到向心力缺点是什
3、么？如点是什么？如何解决这一实何解决这一实际问题？际问题？F F 交流与讨论交流与讨论 u火车在水平弯道上转弯，其向心力由火车外轨的轮缘和铁轨之间互相挤压而产生的弹力提供。由于火车质量、速度比较大，故所需向心力也很大。这样的话，轮缘和铁轨之间的挤压作用力将很大，导致的后果是铁轨容易损坏，轮缘也容易损坏。u如何解决这一实际问题？请你结合学过的知识加以讨论，提出可行的解决方案，并画出受力图，加以定性说明。合作与探究合作与探究 请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道【学生活动】设计火车弯道学生分组讨论，提出可行性方案设计方案思想简述设计方案思想简述画出草图画出草
4、图简单计算说明简单计算说明可行性分析可行性分析GFNF合合【方案剖析方案剖析】火车转弯规定火车转弯规定临界速度临界速度: :解析：解析：重力重力G与支持力与支持力FN的合力的合力F合合是使火车转弯的向心力是使火车转弯的向心力实际中的铁路弯道设计实际中的铁路弯道设计实际铁路弯道是路弯道是倾斜的，外斜的，外轨高于内高于内轨。原因是。原因是如果弯道是水平的，如果弯道是水平的，仅靠靠轨道道挤压产生的生的弹力提力提供向心容易供向心容易损坏坏车轮与与轨道。所以采取道。所以采取倾斜路面，斜路面，让重力和支持力的合力提供部分向心力的方法。重力和支持力的合力提供部分向心力的方法。（思考与讨论）（思考与讨论）当火
5、车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改造？内外轨的当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改造？内外轨的高度差高度差h h如何确定？如何确定？ 注意1、火车转弯时向心力是水平的、火车转弯时向心力是水平的 从这个例子我们进一步知道从这个例子我们进一步知道 ：2、向心力是按效果命名的力，、向心力是按效果命名的力，如果认为做匀速圆周运动的物如果认为做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用，体除了受到另外物体的作用，还要再受到一个向心力，那就还要再受到一个向心力，那就不对了。不对了。（思考与讨论）（思考与讨论）仔细观察下面两幅图片，研究工程师们设计的公路弯道仔细观察下面两幅图片，研究工程师们设计的公路弯道有
6、什么特点？并思考为什么要这样设计？有什么特点？并思考为什么要这样设计？ 公路上的拱公路上的拱形桥是常见的，形桥是常见的，汽车过桥时，汽车过桥时，也可以看做圆也可以看做圆周运动。那么周运动。那么是什么力提供是什么力提供汽车的向心力汽车的向心力呢？呢？思考：思考：实例二、拱形桥二、拱形桥二、拱形桥二、拱形桥讨论 质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力 拓展拓展凹形桥凹形桥 下面自己分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些?比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为比较在两种不同桥面，桥面受力的情
7、况，设车质量为m m，桥，桥面半径为面半径为R R，此时速度为，此时速度为v。失重超重GFNGFN最高点最高点最低点最低点用模用模拟实验验证分析分析问题：当汽车在最高点对桥的压力为问题：当汽车在最高点对桥的压力为0 0时，汽车的速度是多时，汽车的速度是多大？这又是一种怎样的状态？此时人对座椅的压力是多大？大？这又是一种怎样的状态？此时人对座椅的压力是多大？从该时刻以后，车将做什么运动？还能沿桥面做圆周运动下从该时刻以后，车将做什么运动？还能沿桥面做圆周运动下桥吗？桥吗？ 完全失重状态完全失重状态 人对座椅的压力也是人对座椅的压力也是0 0，人也处于完全失重状态，人也处于完全失重状态汽车将做平抛
8、运动，不能沿桥面下桥了汽车将做平抛运动，不能沿桥面下桥了 地球可以看做一个巨大的拱地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半形桥，桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况：速径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？之间的压力是多少？思考与讨论思考与讨论该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中 1. 如图所示，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况，以下说法正确的是 ( ) A.在竖直方
9、向汽车受到三个力： 重力、桥面的支持力和向心力 B.在竖直方向汽车只受两个力：重力和桥面的支持力 C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力 D汽车对桥面的压力大于汽车的重力BCBC2.2.一一轻杆一端固定一个杆一端固定一个质量量为M M的小球，以另一端的小球，以另一端O O为圆心，使小球在心，使小球在竖直面内做直面内做圆周运周运动，以下，以下说法正确的是法正确的是 （ ）A.A.小球小球过最高点最高点时，杆所受的，杆所受的弹力可以等于零力可以等于零B.B.小球小球过最高点最高点时的最小速率的最小速率为C.C.小球小球过最高点最高点时，杆所受的力可以等于零也可以是，杆所受的力可以等于零也可以是压力和拉
10、力力和拉力D.D.小球小球过最高点最高点时，速率可以接近零，速率可以接近零ABCABC3.3.表演表演“水流星水流星”节目，如图所示节目，如图所示, ,拴杯子的绳子长为拴杯子的绳子长为l, ,绳绳子能够承受的最大拉力是杯子和杯内水重力的子能够承受的最大拉力是杯子和杯内水重力的8 8倍倍. .要使绳要使绳子不断子不断, ,节目获得成功节目获得成功, ,则杯子通过最高点时速度的最小值则杯子通过最高点时速度的最小值为为_,_,通过最低点时速度的最大值为通过最低点时速度的最大值为_._.4.4.如图，半径为如图，半径为r r的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧贴的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧贴在圆筒
11、内壁上，它与圆筒的摩擦因数为在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为，现要使小橡皮不，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？落下，则圆筒的角速度至少多大？答案：答案：本节课通过一些具体的实例探究了物体在水平面内和竖直平面内作圆周运动的运动规律，知道了在具体圆周运动中如何来确定向心力。用向心力公式求解问题时的解题步骤如何？1.明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周运动，找到圆心和半径；2.确定研究对象在某个位置所处的状态，进行具体的受力分析，分析哪些力提供了向心力；3.根据牛顿第二定律，以及向心力公式列方程；4.解方程，对结果进行必要的讨论。小结通过本节课的学习我们学到了什么？通过本节课的学习我们学到了什么？作业1.完成课后练习题14题；2.利用假期时间，实地调查某公路拐弯处的倾斜情况，并查看路边的限速牌，运用所学的知识，从理论上进行分析并对其限速值的合理性作出评价。
