5.7《生活中的圆周运动》导学案

5.7 《生活中的圆周运动》导学案

【课前预习】

一、知识回顾

1、向心力的定义： 2、向心力的特点：

方向： 大小： 二、自主学习

预习过程中，思考以下问题：

1．火车转弯时的运动特点：火车转弯时做的是________运动，因而具有向心加速度，需要__________。若内外轨等高，谁提供向心力？有何弊病？如何解决？实际中火车转弯时谁提供向心力？对车速有何要求？

2、 汽车在凸形桥的最高点时，谁提供向心力？请写出对应的表达式： 。 （设桥的半径是r，汽车的质量是m，车速为v，支持力为FN） 汽车在凹形桥的最低点时，谁提供向心力？请写出对应的表达式： 。 3、 超重的条件是什么？失重的条件是什么？完全失重的条件又是什么？

近地做匀速圆周运动的航天器中，物体的向心力由谁提供？ 请写出对应的表达式： 。 v= 时，航天员（或物体）对航天器无压力，航天员处于________状态。 4、离心运动：物体沿切线方向飞出或逐渐 圆心的运动。

物体做离心运动的原因：向心力 或 提供向心力。 【合作探究】 （一）火车的弯道

1、观看“西班牙列车脱轨”视频，思考： ① 列车脱轨事故易出现在什么地方？ ② 列车在平直轨道匀速行驶时，受力情况？ ③ 过弯道时，受力情况又如何？列车所需的向心力是由什么力提供的。 2、火车轨道的特殊性（轮缘）（如图所示）

思考：轮缘与轨道长期挤压，会有什么坏处？

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3、实际轨道上的转弯（如右图所示） 思考：此时什么力来提供向心力？

F合= Fn = V= 总结：此时的速度v为列车行驶时的安全速度。

若速度过大，则Fn ， （内/外）轨道对轮缘有压力； 若速度过小，则Fn ， （内/外）轨道对轮缘有压力；

（二）拱形桥

观察拱桥、立交桥、吊桥等不同桥面的图片，思考：汽车在不同桥面上行驶时，受力情况一样吗？

1、凸形桥

F合= Fn =

思考：此时汽车的速度有限制吗？

临界状态： 2、凹形桥

F合=

Fn =

2

问题1：联系超重和失重的知识，上述两种情况分别属于什么？

汽车过凸形桥时，mg_______FN，加速度a方向_________，处于_______状态。 汽车过凹形桥时，mg_______FN，加速度a方向_________，处于_______状态。 例题：

一辆质量 m=2.0t的小轿车，驶过半径R=100m的一段圆弧形桥面。

(1)若桥面为凹形，汽车以20m/s通过桥面最低点时，对桥面的压力是多大？ (2)若桥面为凸形，汽车以10m/s通过桥面最高点时，对桥面的压力是多大？ (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？

问题2：地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径R（6400km）。会不会出现这样的情况，地面对车的支持力为零？ 此时，汽车的速度为_______________________________________

（三）航天器中的失重现象

观察宇航员完全失重的图片，分析讨论：

当v=________时，座舱对航天员的支持力FN=_____，航天员处于________状态。

（四）离心运动

思考：做圆周运动的物体，当v?gr时，FN=0，此时处于完全失重状态。若速度继续增大，那么物体将会怎样？

定义：离心运动——做匀速圆周运动的物体,在一定条件下,向心力_____ __，或 合力______________所需的向心力时，物体会做离心运动。 思考讨论，生活中应用到离心运动的实例，并分析其原理。

_____________________________________________________________________ 观看“2014索契冬奥会短道速滑”视频，体会离心运动的危害。

【课后巩固】

观看“神州十号科普教育活动——太空授课地面课堂”视频，体会航天器中的失重现象。

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练习题：

1、火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，下面分析正确的是（ ） A.轨道半径R=v2/g

B.若火车速度大于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向外 C.若火车速度小于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向内 D.当火车质量改变时，安全速率也将改变

2、如图所示，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况，以下说法正确的是 ( ) A.在竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力

B.在竖直方向汽车只受两个力：重力和桥面的支持力 C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力 D．汽车对桥面的压力大于汽车的重力

3、汽车的速度是72km/h，过凸桥最高点时，对桥的压力是车重的一半，则桥面的半径为__________m，当车速为__________m/s时，车对桥面最高点的压力恰好为零.(g取10m/s2) 4、一细绳拴一质量m＝100 g的小球，在竖直平面内做半径R=40 cm的圆周运动，取g＝10 m／s2，求：(1)小球恰能通过圆周最高点时的速度；

(1)小球以v1=3．0 m／s的速度通过圆周最低点时，绳对小球的拉力； (2)小球以v2＝5．0m／s的速度通过圆周最低点时，绳对小球的拉力．

5、质量为m=0.02 kg的小球，与长为l＝0.4 m的不计质量的细杆一端连接，以杆的另一端为轴，在竖直面内做圆周运动，当小球运动到最高点，速度分别为v1=0，v2=l m／s，v3＝2 m／s，v4=4 m／s时，杆分别对小球施加什么方向的力?大小如何?

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