(课堂设计)高中物理 2.3 圆周运动的实例分析学案 教科版必修2.doc
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1、第3节圆周运动的实例分析导学目标 1.知道向心力由一个力或几个力的合力提供,会分析具体问题中的向心力来源.2.能用匀速圆周运动规律分析、处理生产和生活中的实例1向心力总是指向圆心,而线速度沿圆的_方向,故向心力总是与线速度_,所以向心力的作用效果只是改变线速度的_而不改变线速度的_2物体做圆周运动时,实际上是满足了供需平衡即提供的向心力等于_3向心加速度的公式:ar2_4向心力的公式:Fmammr2_.一、汽车过拱形桥问题情境1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通过分析,你可以得出什么结论?画出汽车的受力图,推导出汽
2、车对桥面的压力2当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还是小呢?请同学们自己分析要点提炼1汽车过拱形桥顶点时,由重力和支持力的合力提供向心力,对桥墩的压力小于重力,这便是桥一般建成拱桥的原因2当mgm,即汽车对拱形桥的压力_时,向心力完全由重力提供,这时v(即在竖直平面内做圆周运动的最大临界速度),恰能使汽车安全过桥当vm时,由_和_提供向心力;当v时,即mgv0时,F向F,即所需向心力大于支持力和重力的合力,这时_对车轮有侧压力,以弥补向心力的不足(3)当vv0时,F向时,物体受向_的拉力或压力(3)v时,物体_(填能或不能)达到最高点即绳类的临界速度为v临_.2轻杆模型如图
3、5所示,在细轻杆上固定的小球或在管形轨道内运动的小球,由于杆和管能对小球产生向上的支持力,所以小球能在竖直平面内做圆周运动的条件是_,小球的受力情况为:图5(1)v0时,小球受向上的支持力N_.(2)0v时,小球受向上的支持力_N时,小球受向下的拉力或压力,并且随速度的增大而_即杆类的临界速度为v临_.3轨道问题(1)内轨:类似于绳拉物体v才能过最高点v时,因不能过最高点而脱离轨道(2)外轨:物体能通过最高点的条件是0v.当0v时,在到达最高点以前就飞离轨道当v时,在最高点做平抛运动而离开轨道,若地面通过圆心,则落地点s rr.例1某人用一根细绳系着盛水的杯子,抡起绳子,让杯子在竖直面内做圆周
4、运动杯内水的质量m0.5 kg,绳长l60 cm.求:(1)在最高点水不流出的最小速率(2)水在最高点速率v3 m/s时,水对杯底的压力大小图6例2长L0.5 m的轻杆,其一端连接着一个零件A,A的质量m2 kg.现让A在竖直平面内绕O点做匀速圆周运动,如图6所示在A通过最高点时,求下列两种情况下A对杆的作用力:(1)A的速率为1 m/s;(2)A的速率为4 m/s.(g取10 m/s2).四、离心运动问题情境图7如图7所示,小球A在做圆周运动时,细绳突然断了,小球会出现什么情况呢?洗衣机脱水筒里的衣服上的水为什么能脱离衣服而“飞走”呢?摩托车越野比赛时,经常看到摩托车在转弯处出现翻车现象,这
5、种现象是怎样产生的呢?要点提炼1离心运动:做匀速圆周运动的物体,在合外力突然消失或者_的情况下,就做远离圆心的运动,这种运动叫做离心运动2讨论(1)当Fmr2时,物体做匀速圆周运动当Fmr2时,物体将做离圆心越来越近的曲线运动,称为近心运动(2)离心运动的原因是合力突然消失或不足以提供向心力,而不是物体又受到了什么“离心力”3离心运动的应用和防止(1)应用:离心干燥器;洗衣机脱水筒;离心制管技术(2)防止:汽车在公路转弯处必须限速行驶;转动的砂轮、飞轮的转速不能太高即学即用3下列关于匀速圆周运动的说法正确的是()A因为向心加速度大小不变,故是匀变速运动B由于向心加速度的方向变化,故是变加速运动
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