6.4 生活中的圆周运动 导学案—2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（word版学案）
文档属性
| 名称 | 6.4 生活中的圆周运动 导学案—2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册（word版学案） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 540.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-06-08 18:22:40 | ||
图片预览
文档简介
生活中的圆周运动
【学习目标】
1．会在具体问题中分析向心力的来源。
2．掌握应用牛顿运动定律解决匀速圆周运动问题的一般方法，会处理水平面内的匀速圆周运动问题。
【学习重难点】
会在具体问题中分析向心力的来源，并结合牛顿运动定律求解有关问题。
【学习过程】
【探究案】
探究一：火车转弯问题：火车转弯是一段圆周运动，需要有力来提供火车做圆周运动的向心力
【问题1】如果内、外轨是等高的，那么火车转弯时是如何获得向心力的？
【问题2】高速行驶的火车的轮缘与铁轨挤压，后果会怎样？
【问题3】那么应该如何解决这一实际问题？结合学过的知识加以讨论，提出可行的解决方案，并画出受力图，加以定性说明。
【问题4】火车转弯时的转弯半径为R，弯道的倾斜角度为α，火车转弯时的速度为多大时，才不至于对内、外轨道产生挤压？
A．外轨 内轨（低于、高于）。
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 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
提供，这样外轨就不受轮缘的挤压了。
设内外轨的倾斜角度，火车转弯的半径为R，火车转弯的规定速度为v0，由图所示得向心力为= 由牛顿第二定律得：=m所以 = ，即火车转弯的规定速度
讨论：1．若火车速度小于，是内轨对火车轮缘有弹力还是外轮缘有弹力？
2．若火车速度大于，是内轨对火车轮缘有弹力还是外轮缘有弹力？
探究二：（圆锥摆）如图所示，用细线吊着一个质量为m的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，，细线长度为L，小球运动时与竖直方向成角，求：
（1）小球运动的半径r
（2）小球向心力FN的大小
（3）小球线速度v的大小
（4）小球角速度w的大小
练1：（飞椅）有一种叫“飞椅”的游乐项目，示意图如图所示，长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度ω匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为θ，不计钢绳的重力，求转盘转动的角速度ω多大。
探究三：（转盘）一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是4rad/s。盘面上距圆盘中0.10m的位置有一个质量为0.10kg的小物体能够随圆盘一起运动，如图。
求小物体做匀速圆周运动时所受向心力的大小。
练2：在水平面上转弯的汽车，提供向心力的是（ ）
A．重力与支持力的合力 B．静摩擦力
C．滑动摩擦力 D．重力、支持力、牵引力的合力
练3：已知汽车的质量为m，所受最大静摩擦力是汽车重力的倍，已知重力加速度为g，汽车转弯时的安全行驶速度最大是多少？
探究四：（圆筒模型）如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对桶壁静止，则（ ）
A．物体受到重力、静摩擦力、弹力、向心力4个力的作用
B．物体所受向心力是物体所受的重力提供的
C．物体所受向心力是物体所受的弹力提供的
D．物体所受向心力是物体所受的静摩擦力提供的
若已知物体质量为m，圆筒半径为r，圆筒转动的角速度为w，则弹力大小为_______________。
练4：如图所示，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，小球紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．重力提供向心力
B．筒壁支持力提供向心力
C．重力和筒壁支持力的合力提供向心力
D．小球受重力、支持力、向心力3个力的作用
训练案
1．【多选】在某转弯处，规定火车行驶的速率为v0，则下列说法中正确的是（ ）
A．当火车以速率v0行驶时，火车的重力与支持力的合力方向一定沿水平方向
B．当火车的速率v>v0时，火车对外轨有向外的侧向压力
C．当火车的速率v>v0时，火车对内轨有向内的挤压力
D．当火车的速率v2．如图所示，用细线吊着一个质量为m的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，则小球受到的力有（ ）
A．重力、绳子的拉力、向心力
B．重力、绳子的拉力
C．重力
D．以上说法均不正确
3．【多选】如图所示的圆锥摆中，摆球A、B在同一水平面上作匀速圆周运动，关于A、B球的运动情况和受力情况，下列说法中正确的是（ ）
A．摆球A受重力、拉力和向心力的作用
B．摆球A受重力和拉力的作用
C．摆球A的向心力是重力和拉力的合力
D．摆球A、B做匀速圆周运动的线速度大小相等
【参考答案】
【探究案】
【问题4】
A．高于
C．重力和支持力
D．重力和支持力的合力
mgtanθ
mgtanθ m
讨论：1．【内轨】
2．【外轨】
探究二：
解题步骤：
1．明确研究对象
2．分析运动情况：①确定圆周所在平面（水平面、竖直平面）
②明确圆周运动的轨迹、圆心位置求圆周半径
3．进行受力分析，求出指向圆心的合力，即向心力
4．列方程（牛顿第二定律、牛顿第三定律）
5．求解
参考答案：
（1）小球运动的半径r＝Lsin
（2）小球向心力FN=mgtan
（3）小球线速度v=
（4）小球角速度w=/（ Lsin）
练1：答案：
探究三：答案：【0.16N】
练2：答案：B
练3：参考答案：
探究四：参考答案：C
若已知物体质量为m，圆筒半径为r，圆筒转动的角速度为w，则弹力大小为_mw2r_。
练4：参考答案：C
训练案
1．ABD
2．无
3．BC
2 / 2
【学习目标】
1．会在具体问题中分析向心力的来源。
2．掌握应用牛顿运动定律解决匀速圆周运动问题的一般方法，会处理水平面内的匀速圆周运动问题。
【学习重难点】
会在具体问题中分析向心力的来源，并结合牛顿运动定律求解有关问题。
【学习过程】
【探究案】
探究一：火车转弯问题：火车转弯是一段圆周运动，需要有力来提供火车做圆周运动的向心力
【问题1】如果内、外轨是等高的，那么火车转弯时是如何获得向心力的？
【问题2】高速行驶的火车的轮缘与铁轨挤压，后果会怎样？
【问题3】那么应该如何解决这一实际问题？结合学过的知识加以讨论，提出可行的解决方案，并画出受力图，加以定性说明。
【问题4】火车转弯时的转弯半径为R，弯道的倾斜角度为α，火车转弯时的速度为多大时，才不至于对内、外轨道产生挤压？
A．外轨 内轨（低于、高于）。
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 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
提供，这样外轨就不受轮缘的挤压了。
设内外轨的倾斜角度，火车转弯的半径为R，火车转弯的规定速度为v0，由图所示得向心力为= 由牛顿第二定律得：=m所以 = ，即火车转弯的规定速度
讨论：1．若火车速度小于，是内轨对火车轮缘有弹力还是外轮缘有弹力？
2．若火车速度大于，是内轨对火车轮缘有弹力还是外轮缘有弹力？
探究二：（圆锥摆）如图所示，用细线吊着一个质量为m的小球，使小球在水平面内做匀速圆周运动，，细线长度为L，小球运动时与竖直方向成角，求：
（1）小球运动的半径r
（2）小球向心力FN的大小
（3）小球线速度v的大小
（4）小球角速度w的大小
练1：（飞椅）有一种叫“飞椅”的游乐项目，示意图如图所示，长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度ω匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为θ，不计钢绳的重力，求转盘转动的角速度ω多大。
探究三：（转盘）一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是4rad/s。盘面上距圆盘中0.10m的位置有一个质量为0.10kg的小物体能够随圆盘一起运动，如图。
求小物体做匀速圆周运动时所受向心力的大小。
练2：在水平面上转弯的汽车，提供向心力的是（ ）
A．重力与支持力的合力 B．静摩擦力
C．滑动摩擦力 D．重力、支持力、牵引力的合力
练3：已知汽车的质量为m，所受最大静摩擦力是汽车重力的倍，已知重力加速度为g，汽车转弯时的安全行驶速度最大是多少？
探究四：（圆筒模型）如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上紧靠着一个物体与圆筒一起运动，物体相对桶壁静止，则（ ）
A．物体受到重力、静摩擦力、弹力、向心力4个力的作用
B．物体所受向心力是物体所受的重力提供的
C．物体所受向心力是物体所受的弹力提供的
D．物体所受向心力是物体所受的静摩擦力提供的
若已知物体质量为m，圆筒半径为r，圆筒转动的角速度为w，则弹力大小为_______________。
练4：如图所示，一个内壁光滑的圆锥形筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，小球紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内做匀速圆周运动，下列说法正确的是（ ）
A．重力提供向心力
B．筒壁支持力提供向心力
C．重力和筒壁支持力的合力提供向心力
D．小球受重力、支持力、向心力3个力的作用
训练案
1．【多选】在某转弯处，规定火车行驶的速率为v0，则下列说法中正确的是（ ）
A．当火车以速率v0行驶时，火车的重力与支持力的合力方向一定沿水平方向
B．当火车的速率v>v0时，火车对外轨有向外的侧向压力
C．当火车的速率v>v0时，火车对内轨有向内的挤压力
D．当火车的速率v
A．重力、绳子的拉力、向心力
B．重力、绳子的拉力
C．重力
D．以上说法均不正确
3．【多选】如图所示的圆锥摆中，摆球A、B在同一水平面上作匀速圆周运动，关于A、B球的运动情况和受力情况，下列说法中正确的是（ ）
A．摆球A受重力、拉力和向心力的作用
B．摆球A受重力和拉力的作用
C．摆球A的向心力是重力和拉力的合力
D．摆球A、B做匀速圆周运动的线速度大小相等
【参考答案】
【探究案】
【问题4】
A．高于
C．重力和支持力
D．重力和支持力的合力
mgtanθ
mgtanθ m
讨论：1．【内轨】
2．【外轨】
探究二：
解题步骤：
1．明确研究对象
2．分析运动情况：①确定圆周所在平面（水平面、竖直平面）
②明确圆周运动的轨迹、圆心位置求圆周半径
3．进行受力分析，求出指向圆心的合力，即向心力
4．列方程（牛顿第二定律、牛顿第三定律）
5．求解
参考答案：
（1）小球运动的半径r＝Lsin
（2）小球向心力FN=mgtan
（3）小球线速度v=
（4）小球角速度w=/（ Lsin）
练1：答案：
探究三：答案：【0.16N】
练2：答案：B
练3：参考答案：
探究四：参考答案：C
若已知物体质量为m，圆筒半径为r，圆筒转动的角速度为w，则弹力大小为_mw2r_。
练4：参考答案：C
训练案
1．ABD
2．无
3．BC
2 / 2