5.5匀速圆周运动的实例分析2.docVIP

匀速圆周运动的实例分析 一、教学目标 1、知道向心会在具体问题中分析向心力的来源。 2、知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动。变速圆周运动向心力向心加速度 3、培养学生的分析能力、综合能力和推理能力，明确解决实际问题的思路和方法 二、重点难点 重点匀速圆周运动能用公式解决有关圆周运动的 难点：理解做匀速圆周运动的物体受到的向心力是由某几个力的合力提供的，而不是一种特殊的力 三、教学方法 讲授、分析推理归纳 四、教学用具 说明火车转弯的实物模型 五、教学 新课引入： 分析和解决匀速圆周运动的本节课我们应用公式来分析几个实际问题 （一）、关于向心力的来源 1、向心力是按效果命名的力； 2任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力； 不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到物体的作用运用向心力公式解题步骤 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建立以向心方向为正方向的坐标，据向心力列方程。 4解方程，对结果进行必要的讨论。 实例1火车转弯 火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于当火车转弯时，它做圆周运动是什么力提供火车做圆周运动的向心力呢？ 1分析内外轨等高时向心力的来源 （1）此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。 外轨对轮缘的弹力提供向心力。 由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损害铁轨。 2实际弯道处的情况 （1） 展示实际转弯处外轨略高于内轨 （2）对火车受力分析火车支持力F的方向不再是竖直，而是斜向弯道的内侧G (3) 支持与重力的合力火车转弯所需的向心力。 转弯处要选择内外轨适当的高度差，使转弯时所需的向心力完全由重力G和支持FN来提供轨就不受轮缘的挤压了。 实例2：汽车过拱桥 问题：质量为m的汽车在拱桥上以速度v前进，桥面的圆弧半径为 r，求汽车过桥的最高点时对桥面的压力 解析：选汽车为研究对象对汽车进行受力分析：受到重力G和桥对车的支持F1作用，这两个力的合力提供向心力、且向心力方向向下 建立关系式： 又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，所以 v = 时，F = 0 （2） 当0 ≤ v ＜ 时 , 0 ＜ F ≤ mg （3） 当 v ＞ 时, 汽车将脱离桥面，发生危险。 小结：上述过程中汽车不是做匀速圆周运动，我们仍使用了匀速圆周运动的公式原因是向心力和向心加速度的速圆周运动同样适用。 F=0,重力提供向心力 mg=m 得临界速度v0= 当小球速度v≥v0时才能经过最高点 2、用杆固定小球使球绕杆另一端做圆周运动经最高点时，由于 所受重力可以由杆给它的向上的支持力平衡，由mg－F=m=0得临界速度v0=0 当小球速度v≥0时，就可经过最高点。 3、小球在圆轨道外侧经最高点时，mg－F=m 当F=0时得临界速度 v0= 当小球速度 v≤v0 时才能沿圆轨道外侧经过最高点。 （六）、课堂讨论 1、思考与讨 2、课本P97练习六（1）、（2） （七）、小结 用向心力公式求解有关问题时的解题步骤如何？ 2火车转弯时，向心力由什么提供？ 3汽车通过凹形或凸形拱桥时对桥的压力与重力的关系如何？ 作业 课P98（3）、（4）、（5） 1