高一下学期物理学案

高一年级下学期物理学科教学案(第5期)
5-7 《生活中的圆周运动》 （课时1）
【学习目标】 1、能定性分析火车转弯外轨比内轨高的原因。
2、能定量分析汽车过拱形桥最高点与凹形桥最低点的压力问题。
3、知道航天器中的失重的本质。
4、知道离心运动及产生的条件，了解离心运动的应用和防止。
【重点】1、理解向心力是一种效果力。
2、在具体问题中能找到是谁提供向心力的，并结合牛顿运动定律求解有关问题。
【难点】1、具体问题中向心力的来源。 2、关于对临界问题的讨论和分析。
3、对变速圆周运动的理解和处理。
【预习导学】（认真阅读教材p23-p25，独立完成下列问题）
一、 车辆转弯问题的研究
1、火车转弯：





(1)内外轨高度相同时，转弯所需的向心力由_____________力提供。
(2)外轨高度高于内轨，火车按设计速度行驶时，火车转弯所需的向心力由___________提供。 1、如图示 知 h , L,转弯半径R,车轮对内外轨都无压力,质量为m的火车运行的速率应该多大？



思考：1、如果超速行驶会怎么样？如果减速行驶呢？
2、各种车辆在公路上行驶，向心力怎样提供？

二、拱形桥
问题情境：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．（请学生独立画出汽车的受力图，推导出汽车对桥面的压力．）






引导：请同学们进一步考虑当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽车的速度有多大？当汽车的速度大于这个速度时，会发生什么现象？


合作交流：下面再一起共同分析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些还是小些？
例：一辆质量m=2.0t的小轿车，过半径R=90m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m／s2．求：
(1)若桥面为凹形，汽车以20m／s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大?
(2)若桥面为凸形，汽车以l0m／s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大?
(3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力






三、航天器中的失重现象
从刚才研究的一道例题可以看出，当汽车通过拱形桥凸形桥面顶点时，如果车速达到一定大小，则可使汽车对桥面的压力为零。如果我们把地球想象为特大的“拱形桥”，
则情形如何呢?
会不会出现这样的情况：速度达到一定程度时，地面对车的支持力是零?
这时驾驶员与座椅之间的压力是多少?
驾驶员躯体各部分之间的压力是多少?
他这时可能有什么感觉?
（学生独立分析以上提出的问题，并在练习本上画出受力分析图，尝试解答．）



四、离心运动
引导：做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动呢?如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动呢?发表你的见解并说明原因．
合作交流：请同学们结合生活实际，举出物体做离心运动的例子．在这些例子中，离心运动是有益的还是有害的?你能说出这些例子中离心运动是怎样发生的吗?

1.提供的外力F超过所需的向心力,物体做 运动.
2.提供的外力F恰好等于所需的向心力,物体做 运动.
3.提供的外力F小于所需的向心力,物体做 运动.
4.物体原先做匀速圆周运动，突然外力消失，物体 飞出.