文档介绍：第八节生活中的圆周运动
教学目标:
(一)知识与技能
1、知道向心力是物体沿半径方向的合外力。
2、知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动。
3、会在具体问题中分析向心力的来源。
(二)过程与方法
通过对几个实例的分析,使学生明确具体问题必须具体分析。
(三)情感态度与价值观
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。
教学重点:
1、掌握匀速圆周运动的向心力公式及与圆周运动有关的几个公式
2、能用上述公式解决有关圆周运动的实例
教学难点:
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。
教学方法:
讲授法、分析归纳法、推理法
教学过程:
(一)引入新课
1、复****提问:
(1)如何求解向心加速度?
(2)向心力的求解公式有哪几个?
2、引入:本节课我们应用上述公式来对几个实际问题进行分析。
(二)新课教学
一、运用向心力公式的解题步骤:
(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)建立以向心方向为正方向的坐标,据向心力公式列方程。
(4)解方程,对结果进行必要的讨论。
二、实例分析
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0,那么当火车转弯时,我们说它做圆周运动,那么是什么力提供火车的向心力呢? 是由轮缘和外轨的挤压产生的外轨对轮缘的弹力提供向心力,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。所以,实际的弯道处的情况,如图:
a、外轨略高于内轨。
b、此时火车的支持力FN的方向不再是竖直的,而是斜向弯道的内侧。
c、此时支持力与重力的合力提供火车转弯所需的向心力。
d、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和支持力FN来提供这样外轨就不受轮缘的挤压了。
2、汽车过拱桥和航天器中的失重问题
如图,若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?
⑴选汽车为研究对象
⑵对汽车进行受力分析:受到重力和桥对车的支持力
⑶上述两个力的合力提供向心力、且向心力方向向下
⑷建立关系式:
又因支持力与压力是一对作用力与反作用力,所以且
通过与上例的类比,可以了解航天器中的失重的原因,并由
可以解出,当时座舱对航天员的支持力F支=0,航天员处于失重状态。
3、离心运动
做圆周运动的物体,它的线速度方向就在圆周的切线上,物体之所以没有飞出去,是因为它受到的合外力提供了它所需的向心力。当向心力突然消失时,物体就沿切线飞出去;当向心力不足时,物体虽不会沿切线飞出去,也会逐渐远离圆心,即:
(1)定义:做圆周运动的物体,在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需要的向心力的情况下,将远离圆心运动出去,这种运动叫做离心运动。如图:
(2)应用:离心干燥器、无缝钢管的生产、离心水泵
4、实例探究
[例1]杂技演员在做水流星表演时,用绳系着装有水的水桶,在竖直平面内做圆周运动,若水的质量m= kg,绳长l=60 cm,求:
(1)最高点水不流出的最小速