高中物理(新人教版)必修第二册：生活中的圆周运动【精品课件】

用心 爱心 专心 《生活中的圆周运动》说课

一、教材分析

（一）地位

《生活中的圆周运动》这节课是新课标人教版《物理》必修第二册第六章《曲线运动》一章中的第八节,也是该章最后一节。

本节课是在学生学习了圆周运动、向心加速度、向心力以后的一节应用课,通过研究圆周运动规律在生活中的具体应用,使学生深入理解圆周运动规律,并且结合日常生活中的某些生活体验,加深物理知识在头脑中的印象。

（二）教材处理

教材中的“火车转弯”与“汽车过拱桥”根据学生接受的难易程度,顺序作了对调,并把最后一部分“离心运动”放到下一节课处理。

（三）教学目标

1．知识与技能目标

（1）进一步加深对向心力的认识,会在实际问题中分析向心力的来源。

（2）培养学生独立观察、分析问题、解决问题的能力,提高学生概括总结知识的能力。

（3）了解航天器中的失重现象。

2．过程与方法目标

（1）学会分析圆周运动方法,会分析拱形桥、弯道等实际的例子,培养理论联系实际的能力。

（2）通过对几个圆周运动的事例分析,掌握用牛顿第二定律分析向心力的方法。

（3）能从日常生活中发现与圆周运动有关的知识,并能用所学知识去解决发现的问题。

3．情感态度与价值观目标

（1）通过向心力在具体问题中的应用,培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识。

（2）体会圆周运动的奥妙,培养学生学习物理知识的求知欲。

（四）重点

分析具体问题中向心力的来源。

依据：学生常常误认为向心力是一种特殊的力,是做匀速圆周运动的物体另外受到的力,课本中明确指出这种看法是错误的,以及如何正确认识向心力的来源,并且对向心力的来源分析地比较仔细,因此教学中应充分重视这一点。 我的一堂课 说课材料 《生活中的圆周运动》

- 1 - （五）难点

在具体问题中分析向心力来源,尤其是在火车转弯问题中。

4 生活中的圆周运动

[学习目标] 1.会分析火车转弯、汽车过拱形桥等实际运动问题中向心力的来源，能解决生活中的圆周运动问题.2.了解航天器中的失重现象及原因.3.了解离心运动及物体做离心运动的条件，知道离心运动的应用及危害．

一、火车转弯

1．如果铁路弯道的内外轨一样高，火车转弯时，由外轨对轮缘的弹力提供向心力．

2．铁路弯道的特点

(1)弯道处外轨略高于内轨．

(2)火车转弯时铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道的内侧．支持力与重力的合力指向圆心．

二、汽车过拱形桥

汽车过拱形桥 汽车过凹形路面

受力分析

向心力 Fn＝mg－FN＝mv2r Fn＝FN－mg＝mv2r

对桥(路面)的压力 FN′＝mg－mv2r FN′＝mg＋mv2r

结论 汽车对桥的压力小于汽车的重力，而且汽车速度越大，汽车对桥的压力越小 汽车对路面的压力大于汽车的重力，而且汽车速度越大，汽车对路面的压力越大

三、航天器中的失重现象

1．向心力分析：航天员受到的地球引力与座舱对他的支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得：mg－FN＝mv2R，所以FN＝m(g－v2R)．

2．完全失重状态：当v＝Rg时座舱对航天员的支持力FN＝0，航天员处于完全失重状态．

四、离心运动

1．定义：做圆周运动的物体沿切线方向飞出或做逐渐远离圆心的运动．

2．原因：向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力．

3．离心运动的应用和防止

(1)应用：离心干燥器；洗衣机的脱水筒；离心制管技术；分离血浆和红细胞的离心机．

(2)防止：转动的砂轮、飞轮的转速不能太高；在公路弯道，车辆不允许超过规定的速度．

判断下列说法的正误．

(1)铁路的弯道处，内轨高于外轨．( × )

(2)汽车驶过拱形桥顶部时，对桥面的压力等于车重．( × )

(3)汽车行驶至凹形路面底部时，对路面的压力大于车重．( √ )

(4)绕地球做匀速圆周运动的航天器中的航天员处于完全失重状态，故不再受重力．( × )

专题06 生活中的圆周运动、水平面内和竖直面内的圆周运动

一、火车、自行车、汽车转弯问题

1．高铁项目的建设加速了国民经济了发展，铁路转弯处的弯道半径r是根据高速列车的速度决定的。弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计与r和速率v有关。当火车以规定速度通过弯道时，内低外高的轨道均不受挤压，则下列说法正确的是（ ）

A．当火车以规定速度转弯时，火车受重力、支持力、向心力

B．若要降低火车转弯时的规定速度，可减小火车的质量

C．若要增加火车转弯时的规定速度，可适当增大弯道的坡度

D．当火车的速度大于规定速度时，火车将挤压内轨

【答案】C

【解析】A. 当火车以规定速度转弯时，火车受重力、支持力作用，二者的合力提供向心力，故A错误；

B.合力提供向心力，即2tanvmgmr则tanvgr可以看出规定的速度与火车的质量无关，故B错误；

C.根据公式tanvgr，可以看出当θ增大时，规定速度也增大，故C正确；

D.当火车的速度大于规定速度时，则受到外轨弹力与重力和支持力的合力一起提供向心力，使火车继续做圆周运动，所以火车将挤压外轨，故D错误。故选C。

2．列车转弯时的受力分析如图所示，铁路转弯处的圆弧半径为R，两铁轨之间的距离为d，内外轨的高度差为h，铁轨平面和水平面间的夹角为（很小，可近似认为tansin），下列说法正确的是（ ）

A．列车转弯时受到重力、支持力和向心力的作用

B．列车过转弯处的速度gRhvd时，列车轮缘不会挤压内轨和外轨

C．列车过转弯处的速度gRhvd时，列车轮缘会挤压外轨

D．若减小角，可提高列车安全过转弯处的速度

【答案】B

【解析】A．列车转弯时受到重力、支持力，重力和支持力的合力提供向心力，A错误；

B．当重力和支持力的合力提供向心力时，则2tanvhmmgmgRd解得gRhvd列车轮缘不会挤压内轨和外轨，B正确；

C．列车过转弯处的速度gRhvd时，转弯所需的合力tanFmg故此时列车内轨受挤压，C错误；

生活中的圆周运动

要点一、静摩擦力提供向心力的圆周运动的临界状态

要点诠释：

1、水平面上的匀速圆周运动，静摩擦力的大小和方向

物体在做匀速圆周运动的过程中，物体的线速度大小不变，它受到的切线方向的力必定为零，提供向心力的静摩擦力一定沿着半径指向圆心。这个静摩擦力的大小2fmamr向，它正比于物体的质量、半径和角速度的平方。

当物体的转速大到一定的程度时，静摩擦力达到最大值，若再增大角速度，静摩擦力不足以提供物体做圆周运动所需要的向心力，物体在滑动摩擦力的作用下做离心运动。

临界状态：物体恰好要相对滑动，静摩擦力达到最大值的状态。此时物体的角速度rg（为最大静摩擦因数），可见临界角速度与物体质量无关，与它到转轴的距离有关。

2、水平面上的变速圆周运动中的静摩擦力的大小和方向

无论是加速圆周运动还是减速圆周运动，静摩擦力都不再沿着半径指向圆心，静摩擦力一定存在着一个切向分量改变速度的大小。如图是在水平圆盘上的物体减速和加速转动时静摩擦力的方向：（为了便于观察，将图像画成俯视图）

【典型例题】

类型一、生活中的水平圆周运动

例1（多选）、（2015 安阳二模）如图所示，粗糙水平圆盘上，质量相等的A、B两物块叠放在一起，随圆盘一起做匀速圆周运动，则下列说法正确的是（ ）

A．B的向心力是A的向心力的2倍

B．盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍

C．A、B都有沿半径向外滑动的趋势

D．若B先滑动，则B对A的动摩擦因数A小于盘对B的动摩擦因数B

【答案】BC

【解析】因为A、B两物体的角速度大小相等，根据2nFmr，因为两物块的角速度大小相等，转动半径相等，质量相等，则向心力相等；对A、B整体分析，22Bfmr，对A分析，有2Afmr，知盘对B的摩擦力是B对A的摩擦力的2倍，则B正确；A所受的摩擦力方向指向圆心，可知A有沿半径向外滑动的趋势，B受到盘的静摩擦力方向指向圆心，有沿半径向外滑动的趋势，故C正确；对AB整体分析，222BBmgmr，解得：BBgr，对A分析，2AAmgmr，解得AAgr，