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1、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
2、H,弯道的倾斜角度为,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？MA.外轨内轨(低于、高于)。B.此时火车的支持力EM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加，由图所示得向心力为F合二由牛顿第二定律得：F合二m卡所以=,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
3、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(2)小球向心力BV的大小(3)小球线速度U的大小(4)小球角速度W的大小练L（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，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3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明不计钢绳的重力，求转盘转动的角速度3多大。甲探究三：（转盘）一个圆盘在水平面内匀速转动，角速度是4rads。盘面上距圆盘中0.10m的位置有一个质量为0.10
4、kg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4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
5、若已知物体质量为机，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小,则下列说法中正确的是（）A.当火车以速率如行驶时，火车的重力与支持力的合力方向一定沿水平方向B.当火车的速率力时，火车对外轨有向外的侧向压力C.当火车的速率8如时，火车对内轨有向内的挤压力D.当火车的速率v%时
6、，火车对内轨有向内侧的压力2 .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8 .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Mgtan()2%WgtanmJgRtane讨论
7、：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：确定圆周所在平面(水平面、竖直平面)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(2)小球向心力尸N=zgtan，(3)小球线速度V=JgHS3仇an夕(4)小球角速度W=JgRsinttanR/(Lsin)练I：答案：、探究三：答案：0.16N1练2：答案：B练3：参考答案：腐探究四：参考答案：C若已知物体质量为加，圆筒半径为小圆筒转动的角速度为w,则弹力大小为JmV2练4：参考答案：C训练案i.ABD2 .无3 .BC
