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視頻標簽：生活中的圓周運動
所屬欄目：高中物理優質課視頻
視頻課題：高中物理人教版必修2第五章曲線運動7.生活中的圓周運動-馮
教學設計、課堂實錄及教案：高中物理人教版必修2第五章曲線運動7.生活中的圓周運動-馮
5.7 生活中的圓周運動
一 、學習目標:
1. 能分析汽車過拱形橋最高點和凹形橋最低點的受力，并且能在具體問題中進行計算
2. 了解列車車輪和鐵軌的形狀特點，并且能定性分析轉彎處外軌比內軌高的原因。同時要明白火車轉彎的軌跡在水平面內。
3. 會用牛頓運動定律分析圓周運動的問題 二 、問題導學
生活中有很多圓周運動的實例，研究相關的問題時，圓周運動的線速度、角速度、向心加速度、向心力等物理量的關系就是研究的重點
1、汽車過拱形橋的運動也可以看成圓周運動的一部分，畫出過橋頂的受力圖，寫出向心力的表達式。 若橋所在的圓的半徑為R，通過最高點的速度為v，求出質量為m的汽車在最高點時對橋的壓力(先求出橋對汽車的支持力由牛頓第三定律，壓力與支持力大小相等)。并分析此時車以及車中的人處于超重還是失重狀態？
（1）確定研究對象，并判斷做什么運動：_______________________ （2）受力分析，判斷哪些力提供向心力：_______________________
（3）根據已知條件寫出向心力表達式：________________________________ （4）牛頓第二定律列方程求解：
思考與討論：若在最高點支持力為零，速度多大？汽車還能沿著橋面運動嗎？
練習1、有一輛質量為800kg的小汽車駛上圓弧半徑為50m的拱橋。（g取10m/s2
） 1）汽車到達橋頂時速度為5m/s，汽車對橋的壓力是多大？ 2）汽車以多大速度經過橋頂時便恰好對橋沒有壓力而騰空？
2、質量為m的汽車過凹形橋時的運動也可以看成圓周運動的一部分，畫出汽車過最低點時的受力圖，寫出向心力的表達式。
若凹面所在圓的半徑為R，通過最低點的速度為v，求出汽車在最低點時對橋的壓力。并分析此時車以及車中的人處于超重還是失重狀態？
比較一下，在拱形橋的最高點和凹形橋的最低點，壓力和重力的大小關系
練習2、建造在公路上的橋梁大多是凸形橋，較少是水平橋，更沒有凹形橋，其主要原因是 ( ) A．為的是節省建筑材料，以減少建橋成本
B．汽車以同樣速度通過凹形橋時對橋面的壓力要比水平或凸形橋的壓力大，故凹形橋易損壞 C．可能是建造凹形橋技術上特別困難 D．無法確定
3、試分析以下情況火車轉彎時什么力提供向心力？
（1）在內外軌等高的軌道上 （如右圖）
（2）在外軌高于內軌的軌道上轉彎時，已知火車的質量為m，轉彎的半徑為r，斜面的傾角為θ，分析 a、當鐵軌的內外軌對火車輪緣均無側壓力時，此時向心力的來源？并求出此時的向心力Fn和火車轉彎時的速率v0?
b、當轉彎時火車的速率v>v0時，此時________（填外軌或內軌）對輪緣有側壓力。
C、當轉彎時火車的速率v<v0時，此時________（填外軌或內軌）對輪緣有側壓力。
練習3、鐵路在彎道處的內外軌道高低是不同的，已知內外軌道對水平面傾角為θ(下圖示)，彎道處的圓弧半徑為R，若質量為m的火車轉彎時速度小于Rgtg，則( )
A．外側鐵軌與輪緣間產生擠壓 B．鐵軌與輪緣間無擠壓
C．內側鐵軌與輪緣間產生擠壓 D．內外鐵軌與輪緣間均有擠壓
【隨堂練習】
1.在下面所介紹的各種情況中，哪種情況將出現超重現象( ） A.蕩秋千經過最低點的小孩 B.汽車過凸形橋
C.汽車過凹形橋 D.在繞地球做勻速圓周運動的飛船中的儀器
2.一輛卡車在丘陵地勻速行駛,地形如圖所示，由于輪胎太舊，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段應是( )
A．a處 B．b處 C．c處 D．d處
3.汽車以—定速率通過拱橋時，下列說法中正確的是( )
A．在最高點汽車對橋的壓力大于汽車的重力 B．在最高點汽車對橋的壓力等于汽車的重力
C．在最高點汽車對橋的壓力小于汽車的重力 D．汽車以恒定的速率過橋時，汽車所受的合力為零
4.在水平面上轉彎的自行車，向心力是 ( )
A．重力和支持力的合力 B．靜摩擦力 C．滑動摩擦力 D．重力、支持力、摩擦力的合力
5.豎直面內有一圓弧面，其半徑為R。質量為m的物體在拉力作用下沿圓弧面以恒定的速率v滑行，拉力的方向始終保持與物體的速度方向一致。已知物體與圓弧之間的滑動摩擦系數為μ，則物體通過圓弧面最高點P位置時拉力的大小為( )
A．μmg B．μm(g－v2/R) C．μmv2/R D．m(μg－v2/R)
6.火車在轉彎行駛時，需要靠鐵軌的支持力提供向心力。下列說法正確的是 ( ) A．在轉彎處使外軌略高于內軌 B．在轉彎處使內軌略高于外軌
C．在轉彎處使內軌、外軌在同一水平高度 D．在轉彎處火車受到的支持力豎直向上
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