祿豐三中-王建明-物理《生活中的圓周運(yùn)動》.ppt
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5.8《生活中的圓周運(yùn)動》,祿豐縣第三中學(xué)王建明物理必修二課件,教學(xué)目標(biāo),知識與技能1.知道如果一個力或幾個力的合力的效果是使物體產(chǎn)生向心加速度,它就是圓周運(yùn)動的物體所受的向心力.會在具體問題中分析向心力的來源.2.能理解運(yùn)用勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律分析和處理生產(chǎn)和生活中的具體實(shí)例.3.知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動,會求變速圓周運(yùn)動中物體在特殊點(diǎn)的向心力和向心加速度.過程與方法1.通過對勻速圓周運(yùn)動的實(shí)例分析,滲透理論聯(lián)系實(shí)際的觀點(diǎn),提高學(xué)生分析和解決問題的能力.2.通過勻速圓周運(yùn)動的規(guī)律也可以在變速圓周運(yùn)動中使用,滲透特殊性和一般性之間的辯證關(guān)系,提高學(xué)生的分析能力.3.通過對離心現(xiàn)象的實(shí)例分析,提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識解決問題的能力.,情感、態(tài)度與價值觀1.通過對幾個實(shí)例的分析,使學(xué)生明確具體問題必須具體分析,理解物理與生活的聯(lián)系,學(xué)會用合理、科學(xué)的方法處理問題.2.通過離心運(yùn)動的應(yīng)用和防止的實(shí)例分析.使學(xué)生明白事物都是一分為二的,要學(xué)會用一分為二的觀點(diǎn)來看待問題.3.養(yǎng)成良好的思維表述習(xí)慣和科學(xué)的價值觀.教學(xué)重點(diǎn)1.理解向心力是一種效果力.2.在具體問題中能找到是誰提供向心力的,并結(jié)合牛頓運(yùn)動定律求解有關(guān)問題.教學(xué)難點(diǎn)1.具體問題中向心力的來源.2.關(guān)于對臨界問題的討論和分析.3.對變速圓周運(yùn)動的理解和處理.,知識回顧,物體做圓周運(yùn)動時,受力有何共同點(diǎn)物體要受到指向圓心的向心力向心力的特點(diǎn)方向:總是指向圓心大小:,分析做圓周運(yùn)動的物體受力情況,,,提供向心力,受力分析,Ff,FN+mg,F,“供需”平衡物體做勻速圓周運(yùn)動,向心力公式的理解,從“供”“需”兩方面研究做圓周運(yùn)動的物體,,賽道的設(shè)計,實(shí)例研究1——火車過彎,火車以半徑R=300m在水平軌道上轉(zhuǎn)彎,火車質(zhì)量為8105kg,速度為30m/s。鐵軌與輪之間的動摩擦因數(shù)μ=0.25。,,,設(shè)向心力由軌道指向圓心的靜摩擦力提供,代入數(shù)據(jù)可得:Ff=2.4106N,但軌道提供的靜摩擦力最大值:Ff靜m=μmg=1.96106N,,,“供需”不平衡,如何解決?,研究與討論,1、請設(shè)計一個方案讓火車沿軌道安全通過彎道?,實(shí)際火車與軌道設(shè)計中,利用輪緣可增加小部分的向心力;墊高外軌可增加較多的向心力。,2、最佳方案,火車以半徑R=900m轉(zhuǎn)彎,火車質(zhì)量為8105kg,速度為30m/s,火車軌距l(xiāng)=1.4m,要使火車通過彎道時僅受重力與軌道的支持力,軌道應(yīng)該墊的高度h?(θ較小時tanθ=sinθ),,,,θ,,由力的關(guān)系得:,由向心力公式得:,由幾何關(guān)系得:,解:,=0.14m,研究與討論,3、若火車速度與設(shè)計速度不同會怎樣?,外側(cè),內(nèi)側(cè),,,,θ,過大時:外側(cè)軌道與輪之間有彈力,過小時:內(nèi)側(cè)軌道與輪之間有彈力,需要輪緣提供額外的彈力滿足向心力的需求,4、若火車車輪無輪緣,火車速度過大或過小時將向哪側(cè)運(yùn)動?,,過大時:火車向外側(cè)運(yùn)動過小時:火車向內(nèi)側(cè)運(yùn)動,,向心、圓周、離心運(yùn)動,“供”“需”是否平衡決定物體做何種運(yùn)動,供,提供物體做圓周運(yùn)動的力,需,物體做勻速圓周運(yùn)動所需的力,F=,F,,,,列車速度過快,造成翻車事故,,實(shí)例研究2——過拱橋,1、汽車過拱橋是豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動的典型代表2、研究方法與水平面內(nèi)圓周運(yùn)動相同,,,比較在兩種不同橋面,橋面受力的情況,設(shè)車質(zhì)量為m,橋面半徑為R,此時速度為v。,,,,,失重,超重,最高點(diǎn),最低點(diǎn),研究與討論,1、若速度過快,汽車做何種運(yùn)動?,,提供的向心力不足,做離心運(yùn)動,離開橋面做平拋運(yùn)動,,2、有無可能做這樣的運(yùn)動?若可能應(yīng)滿足怎樣的條件?,過山車,水流星,研究圓周運(yùn)動的要點(diǎn),從“供”“需”兩方面來進(jìn)行研究“供”——分析物體受力,求沿半徑方向的合外力“需”——確定物體軌道,定圓心、找半徑、用公式,求出所需向心力“供”“需”平衡做圓周運(yùn)動,練習(xí)2飛車走壁,摩托車飛車走壁,請分析受力情況,解釋現(xiàn)象,練習(xí)3,如圖為過山車軌道的一部分,若要使車廂能安全通過圓形軌道,車廂應(yīng)從多高處釋放?不計一切摩擦與阻力。,,,,,R,,,,,h?,實(shí)際火車車輪與鐵軌模型,,,2、優(yōu)點(diǎn),1、做圓周運(yùn)動時向心力由哪些力提供?,摩擦力、輪緣與鐵軌間的彈力的合力提供,3、缺點(diǎn),結(jié)構(gòu)簡單,便于實(shí)現(xiàn),輪緣與鐵軌有擠壓,車輪與鐵軌都有磨損,墊高外軌,利用支持力的分力提供一部分向心力,達(dá)到“供需”平衡。,2、優(yōu)點(diǎn),1、做圓周運(yùn)動時向心力由哪些力提供?,3、缺點(diǎn),可以減少對摩擦力的需要,需要改造鐵路,設(shè)計施工難度大,討論,3、若汽車沿圓弧橋面從頂端下滑,分析汽車的運(yùn)動情況。,,分析:由物體重力及支持力沿半徑方向的合外力提供向心力,若車速度過快,車會離開橋面做斜下拋運(yùn)動,即將離開時FN=0,再見,- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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