2.3.1 圆周运动实例分析(一)（练习+学案） —2020-2021学年教科版高中物理必修二

2.3.1 圆周运动实例分析（一） 教学目标：1、定性分析火车外轨比内轨搞得原因。2、能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题。 3、知道航天器中的失重现象的本质。4、知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的运用和预防。 教学重点：生活中的圆周运动实例分析 教学难点：如何运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象 【自主学习】 一、汽车过拱形桥 1．向心力来源（最高点和最低点）：汽车做圆周运动，_____和_____合力提供向心力。 2．动力学关系： （1）如图所示，汽车在凸形桥的最高点时，满足的关系为： _____，FN=_____，由牛顿第三定律可知汽车对桥面的压力大小等于支持力，因此汽车在凸形桥上运动时，对桥的 压力_____重力。当v=_____时，其压力为零。 （2）如图所示，汽车在经过凹形桥的最低点时，满足的关系为： _____，FN=_____，汽车对桥的压力大小=FN 。汽车过凹形桥时，对桥的压力_____重力。 二、“旋转秋千” 1．运动特点：人及其座椅在水平面内做匀速圆周运动，悬线旋转形成一个圆锥面． 2．运动分析：将“旋转秋千”简化为圆锥摆模型(如图所示) (1)向心力：F合＝ 。 (2)运动分析：F合＝mω2r＝ 。 (3)缆绳与中心轴的夹角α满足cos α＝. 三、火车转弯 1．火车在弯道上的运动特点： 火车在弯道上运动时做_____，因而具有向心加速度，由于其质量巨大，需要很大的_____。 2．转弯处内外轨一样高的缺点： 如果转弯处内外轨一样高，则由_____对轮缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损。 3．铁路弯道的特点： （1）转弯处_____略高于_____。 （2）铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道_____（选填“内侧”或“外侧”） （3）铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向轨道的_____，它提供了火车做圆周运动的_____。 （4）设火车质量m、轨道平面倾角θ、轨道转弯处半径r、规定的车速v，则应有_____ （写出表达式） 四、离心运动 1．定义：物体沿切线飞出或做逐渐_____的运动。 2．原因：向心力突然消失或不足以提供所需_____。 3．本质：离心现象的本质是物体_____的表现。 【交流讨论】 【成果展示】展示学生交流讨论成果 【教师执导】教师引导、点拨、辨析、梳理，阐释内涵与外延等（略） 【学以致用】 考点一�———�桥”模型 【例1】一辆质量m＝2 t的轿车，驶过半径R＝90 m的一段凸形桥面，g＝10 m/s2，求： (1)轿车以10 m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面的压力是多大？ (2)在最高点对桥面的压力等于轿车重力的一半时，车的速度大小是多少？ 【变式1】如图1所示，质量m＝2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为20 m．如果桥面承受的压力不得超过3.0×105 N，则： (1)汽车允许的最大速度是多少？ (2)若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？(g取10 m/s2) 考点二　圆锥摆模型 【例2】如图为表演杂技飞车走壁的示意图．演员骑摩托车在一个圆桶形结构的内壁上飞驰，做匀速圆周运动．图中a、b两个虚线圆表示同一位演员骑同一辆摩托，在离地面不同高度处进行表演的运动轨迹．不考虑车轮受到的侧向摩擦，下列说法中正确的是（ ） A．在a轨道上运动时角速度较大 B．在a轨道上运动时线速度较大 C．在a轨道上运动时摩托车对侧壁的压力较大 D．在a轨道上运动时摩托车和运动员所受的向心力较大 参考答案 自主学习 一、汽车过拱形桥 1．支持力、重力 2．（1）G-FN， G-mv2/R、小于、 （2）FN-G、G+mv2/R、大于 二、“旋转秋千” 2．(1)mgtanα (2)mω2lsina 三、火车转弯 1．圆周运动、向心力 2．外轨道 3．（1）外轨道 、内轨道 （2）内侧 （3）内侧、向心力 （4）v= 四、离心运动 1．远离圆心 2．向心力 3．惯性 【例1】解析　(1)轿 ... ...