[学案+答案]人教版 必修二 第五章 第七节 生活中的圆周运动
文档属性
| 名称 | [学案+答案]人教版 必修二 第五章 第七节 生活中的圆周运动 |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 198.2KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2016-02-17 11:21:06 | ||
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文档简介
5.7生活中的圆周运动
学案
【学习目标】
1、会在具体问题中分析向心力的来源，明确向心力是按效果命名的力。
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、竖直面的问题。
3、知道向心力，向心加速度的公式也适用变速圆周运动，理解如何使用。
【重点难点】
1．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
【课前预习】
1．火车转弯处，使外轨__________内轨，火车经过时支持力方向__________，它与__________力的合力指向__________为火车转弯提供向心力.
2．航天器在绕地球做匀速圆周运动时因___ ( http: / / www.21cnjy.com )_______恰好提供向心力故航天器内的一切物体均处于__________状态，任何关闭了发动机，又不受阻力的飞行器中都是一个__________的环境.
3．离心运动
（1）离心现象：如果一个正在做匀速圆周运动 ( http: / / www.21cnjy.com )的物体在运动过程中，由于某种原因所受合力__________或__________物体就会由于__________远离__________，这就是离心现象.
（2）做匀速圆周运动的物体所受合外力指向圆心，且F合__________mv2/r，当F合__________mv2/r，物体就会向内侧移动，做“近心”运动，当F合__________m物体会向外侧移动，做__________运动，若所受合外力突然消失，物体做离心运动，沿__________方向飞出.
如图
( http: / / www.21cnjy.com )
【堂中互动】
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
火车的轮缘与铁轨挤压产生的弹力
[教师点拨]外铁轨对火车轮缘挤压的弹力提供向心力
( http: / / www.21cnjy.com )
【问题2】高速行驶的火车的轮缘与铁轨挤压，后果会怎样
[教师点拨]对火车的轮缘与铁轨的损坏非常大，速度太快会导致火车侧翻
【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。
[教师点拨] 如果火车受到的重力和支持力的合力提供向心力，对内外轨都无挤压，这样就达到了保护铁轨的目的
例题1.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
解析：当火车正常行驶时，轮与轨道间无侧向压力．火车只受轨道与轨道表面垂直的支持力作用和火车的重力作用．如右图所示．其做圆周运动的圆心在水面内，将 分解则有：
拓展: 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？弹力是多大？
（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？弹力是多大
二、汽车过桥问题：汽车过桥可以看做是一个局部圆周运动
1、汽车过拱形桥（只分析在最高点）
【问题5】设拱形桥面所在圆 ( http: / / www.21cnjy.com )的半径为R，汽车质量为m，在最高点的速度为v，推导出汽车对桥面的压力，并指出汽车对桥的压力比自身的重力大些还是小些？
汽车所受的合外力由重力与桥对汽车的 ( http: / / www.21cnjy.com )支持力提供的，方向向下，合外力提供向心力，支持力向上，根据牛顿第三定律，汽车对桥的压力比自身的重力小些。
2、汽车过凹形桥（只分析在最低点）
【问题6】设凹形桥面所在圆的半径为 ( http: / / www.21cnjy.com )R，汽车质量为m，在最低点的速度为v，推导出汽车对桥面的压力，并指出汽车对桥的压力比自身的重力大些还是小些？
汽车所受的合外力由重力与桥对汽车的支持力提供的，方向向上，合外力提供向心力，支持力向上，根据牛顿第三定律，汽车对桥的压力比自身的重力大些。
【课堂练习】
1. 关于铁道转弯处内外铁轨间有高度差，下列说法中正确的是（ ）
A. 可以使火车顺利转弯，减少车轮与铁轨间的摩擦
B. 火车转弯时，火车的速度越小，车轮对内侧的铁轨测侧向压力越小
C. 火车转弯时，火车的速度越大，车轮对外侧的铁轨测侧向压力越大
D. 外铁轨略高于内铁轨，使得火车转弯时，由重力和支持力的合力提供了部分向心力
2. 如图所示，在高速公路的拐弯处 ( http: / / www.21cnjy.com )，路面筑得外高内低，即当车向左拐弯时，司机右侧的路面比左侧的要高一些，路面与水平面间的夹角为θ。设拐弯路段是半径为R的圆弧，要使车速为v时车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于0，θ应等于（ ）
A. B. C. D.
3.杆一端固定一个质量为M的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做圆周运动，以下说法正确的是（ ）
A小球过最高点时，杆所受的弹力可以等于零；
B小球过最高点时的最小速率为
C小球过最高点时，杆所受的力可以等于零也可以是拉力和支持力；
D小球过最高点时，速率可以接近零。
4. 宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站处于完全失重中，下列说法正确的是（ ）
A 宇航员仍受重力的作用； B 宇航员受力平衡
C 宇航员受重力等于所需的向心力； D宇航员不受重力的作用
5. “水流星”节目，如图6-3所示,拴杯子的绳子长为,绳子能够承受的最大拉力是杯子和杯内水重力的8倍.要使绳子不断,节目获得成功,则杯子通过最高点时速度的最小值为_____,通过最低点时速度的最大值为_____.
5.7参考答案
【课前预习】
高于、垂直轨道平面向上、重力、圆心
重力、完全失重、完全失重
（１）减小、消失、惯性、圆心 （２）＝、、、离心、直线
θ
学案
【学习目标】
1、会在具体问题中分析向心力的来源，明确向心力是按效果命名的力。
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、竖直面的问题。
3、知道向心力，向心加速度的公式也适用变速圆周运动，理解如何使用。
【重点难点】
1．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
【课前预习】
1．火车转弯处，使外轨__________内轨，火车经过时支持力方向__________，它与__________力的合力指向__________为火车转弯提供向心力.
2．航天器在绕地球做匀速圆周运动时因___ ( http: / / www.21cnjy.com )_______恰好提供向心力故航天器内的一切物体均处于__________状态，任何关闭了发动机，又不受阻力的飞行器中都是一个__________的环境.
3．离心运动
（1）离心现象：如果一个正在做匀速圆周运动 ( http: / / www.21cnjy.com )的物体在运动过程中，由于某种原因所受合力__________或__________物体就会由于__________远离__________，这就是离心现象.
（2）做匀速圆周运动的物体所受合外力指向圆心，且F合__________mv2/r，当F合__________mv2/r，物体就会向内侧移动，做“近心”运动，当F合__________m物体会向外侧移动，做__________运动，若所受合外力突然消失，物体做离心运动，沿__________方向飞出.
如图
( http: / / www.21cnjy.com )
【堂中互动】
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
火车的轮缘与铁轨挤压产生的弹力
[教师点拨]外铁轨对火车轮缘挤压的弹力提供向心力
( http: / / www.21cnjy.com )
【问题2】高速行驶的火车的轮缘与铁轨挤压，后果会怎样
[教师点拨]对火车的轮缘与铁轨的损坏非常大，速度太快会导致火车侧翻
【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。
[教师点拨] 如果火车受到的重力和支持力的合力提供向心力，对内外轨都无挤压，这样就达到了保护铁轨的目的
例题1.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
解析：当火车正常行驶时，轮与轨道间无侧向压力．火车只受轨道与轨道表面垂直的支持力作用和火车的重力作用．如右图所示．其做圆周运动的圆心在水面内，将 分解则有：
拓展: 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？弹力是多大？
（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？弹力是多大
二、汽车过桥问题：汽车过桥可以看做是一个局部圆周运动
1、汽车过拱形桥（只分析在最高点）
【问题5】设拱形桥面所在圆 ( http: / / www.21cnjy.com )的半径为R，汽车质量为m，在最高点的速度为v，推导出汽车对桥面的压力，并指出汽车对桥的压力比自身的重力大些还是小些？
汽车所受的合外力由重力与桥对汽车的 ( http: / / www.21cnjy.com )支持力提供的，方向向下，合外力提供向心力，支持力向上，根据牛顿第三定律，汽车对桥的压力比自身的重力小些。
2、汽车过凹形桥（只分析在最低点）
【问题6】设凹形桥面所在圆的半径为 ( http: / / www.21cnjy.com )R，汽车质量为m，在最低点的速度为v，推导出汽车对桥面的压力，并指出汽车对桥的压力比自身的重力大些还是小些？
汽车所受的合外力由重力与桥对汽车的支持力提供的，方向向上，合外力提供向心力，支持力向上，根据牛顿第三定律，汽车对桥的压力比自身的重力大些。
【课堂练习】
1. 关于铁道转弯处内外铁轨间有高度差，下列说法中正确的是（ ）
A. 可以使火车顺利转弯，减少车轮与铁轨间的摩擦
B. 火车转弯时，火车的速度越小，车轮对内侧的铁轨测侧向压力越小
C. 火车转弯时，火车的速度越大，车轮对外侧的铁轨测侧向压力越大
D. 外铁轨略高于内铁轨，使得火车转弯时，由重力和支持力的合力提供了部分向心力
2. 如图所示，在高速公路的拐弯处 ( http: / / www.21cnjy.com )，路面筑得外高内低，即当车向左拐弯时，司机右侧的路面比左侧的要高一些，路面与水平面间的夹角为θ。设拐弯路段是半径为R的圆弧，要使车速为v时车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于0，θ应等于（ ）
A. B. C. D.
3.杆一端固定一个质量为M的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做圆周运动，以下说法正确的是（ ）
A小球过最高点时，杆所受的弹力可以等于零；
B小球过最高点时的最小速率为
C小球过最高点时，杆所受的力可以等于零也可以是拉力和支持力；
D小球过最高点时，速率可以接近零。
4. 宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站处于完全失重中，下列说法正确的是（ ）
A 宇航员仍受重力的作用； B 宇航员受力平衡
C 宇航员受重力等于所需的向心力； D宇航员不受重力的作用
5. “水流星”节目，如图6-3所示,拴杯子的绳子长为,绳子能够承受的最大拉力是杯子和杯内水重力的8倍.要使绳子不断,节目获得成功,则杯子通过最高点时速度的最小值为_____,通过最低点时速度的最大值为_____.
5.7参考答案
【课前预习】
高于、垂直轨道平面向上、重力、圆心
重力、完全失重、完全失重
（１）减小、消失、惯性、圆心 （２）＝、、、离心、直线
θ