人教版高中物理必修二同步教学导学案5.7 生活中的圆周运动（无答案）

人教版高中物理必修二同步教学导学案5.7 生活中的圆周运动（无答案）

5.7 生活中的圆周运动

【学习目标】

1.通过向心力的实例分析，会分析向心力来源，体会匀速圆周运动在生活、生产中的应用．(重点)

2．能应用向心力和向心加速度公式求解竖直面内变速圆周运动的最高点和最低点的向心力及向心加速度．(重点、难点)

3．熟练掌握应用牛顿第二定律和向心力知识分析两类竖直面内圆周运动模型的步骤和方法．(重点、难点) 【使用说明】

阅读教材P26至P29，自主完成预习案、探究案，用红笔标出疑问，以备合作探究。

【探究案】——帮助你理解重难点

探究一：汽车、火车拐弯 —— 向心力的来源分析

1．如图所示，小球正在绳子拉力作用下做匀速圆周运动，汽车正在匀速率转弯也可看成一段圆弧运动。请分析：它们的向心力分别是由什么力提供的？

2．火车在铁轨上转弯同样可以看成是圆周运动。请分析：为什么在铁路拐弯处外侧铁轨比内侧铁轨高？

3．铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为θ，如图所示，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度等于gRtan θ ，则 ( )

A．内轨对内侧车轮轮缘有挤压 B．外轨对外侧车轮轮缘有挤压

C．这时铁轨对火车的支持力等于mg

cos θ

D．这时铁轨对火车的支持力大于mg

cos θ

探究二：竖直面内的匀速圆周运动

汽车过桥问题的分析：(1)汽车经过凸形桥最高点时，如图甲所示．汽车的重力与桥对汽车支持力是否大小相等？为什么？

(2)汽车经过凹形桥面最低点时，如图乙所示．汽车的重力与桥对汽车支持力是否大小

相等？为什么？

4．如图所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为10 m/s时，车对桥顶的压力为车重的3/4，求： (1) 拱形桥面所在圆的半径多大？

(2) 如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时，不受摩擦力作用，则汽车通过桥顶的速度为多大？

5．如图所示，小球A质量为m，固定在轻细直杆L的一端，并随杆一起绕杆的另一端点O在竖直平面内做圆周运动，设小球通过最高点时的速度为v，分析下列问题： (1) 若v＝2gL，求：小球通过最高点时杆对球的作用力大小；

(2) 若v＝gL，求：小球通过最高点时杆对球的作用力大小；

(3) 若v＝gL2，求：小球通过最高点时杆对球的作用力大小；

(4) 用细线代替杆，为使小球能安全通过最高点，则最高点速度v应满足什么条件？

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探究三：离心运动

离心运动的实质：离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象，它的本质是物体惯性的表现。做圆周运动的物体，总是有沿着圆周切线飞出去的趋向，之所以没有飞出去，是因为受到指向圆心的力．

离心运动的条件：做圆周运动的物体，提供向心力的外力突然消失或者外力不能提供足够大的向心力．

离心运动、近心运动的判断：物体做离心运动还是近心运动，由实际提供的向心力F

v2

与所需向心力(mr

或mrω2)的大小关系决定．(如图所示)

2

(1)若F＝mrω2(或mv

r)，即“提供”满足“需要”，物体做圆周运动．

(2)若F＞mrω2

(或mv2r)，即“提供”大于“需要”，物体做半径变小的近心运动．

mv2(3)若F＜mrω2

(或r

)，即“提供”不足，物体做离心运动．

(4)若F＝0，物体做离心运动，并沿切线方向飞出．

6．如图所示，水平圆盘绕轴做匀速圆周运动，可以视为质点的物块质量为m=1kg，放置于圆盘上，离圆心O的距离为r＝1m，且相对圆盘静止。已知物块与圆盘之间的动摩擦因数为0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10m/s2，分析下列问题： (1) 当角速度为ω1＝2 rad/s时，圆盘对物块的摩擦力多大？

(2) 当角速度为ω2＝3 rad/s时，物块还能否相对圆盘静止？

(3) 要使物体不发生相对滑动，角速度ω满足什么条件？

【当堂检测】

7．在公路转弯处，常采用外高内低的斜面式弯道，这样可以使车辆经过弯道时不必大幅减速，从而提高通行能力且节约燃料．若某处有这样的弯道，其半径为r＝100 m，路面倾角为θ，且tan θ＝0.4，g取10 m/s2，求：汽车的最佳通过速度（即不出现侧向摩擦力时的速度）

8．如图所示，是马戏团中上演的飞车节目，在竖直平面内有半径为R的圆轨道．表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动．已知人和摩托车的总质量为m，人以v1＝2gR 的速度过轨道最高点B，并以v2＝3v1的速度过最低点A.求在A、B两点轨道对摩托车的压力大小相差多少？

9．如图所示，置于圆形水平转台边缘的小物块随转台缓慢加速转动，当转速达到某一数值时，物块恰好滑离转台开始做平抛运动．现测得转台半径R＝0.5 m，离水平地面的高度H＝0.8 m，物块平抛落地过程水平位移的大小s＝0.4 m．设物块所受的最大静摩擦力等于滑动摩擦力，重力加速度g取10 m/s2.求：

(1)物块做平抛运动的初速度大小v0； (2)物块与转台间的动摩擦因数μ