高一物理必修二优质课公开课学案2.3-4.pdf

3.圆周运动的实例分析

4()

．圆周运动与人类文明选学

课标要求

1.提高对向心力的认识．

2．会在具体问题中分析向心力的来源．

3．会用圆周运动的动力学方程解决生活的圆周运动．

思维导图

必备知识·自主学习——突出基础性素养夯基

一、汽车过拱形桥

1．受力分析(如图)

2

v

2．向心力：F＝________＝m.

R

2

v

3．汽车对桥的压力：N′＝mg－m.

R

4．结论：汽车对桥的压力________汽车所受的重力，而且汽车通过最高点时的速度越

大，汽车对桥的压力就越________．

[导学1]

2

v

汽车过凹形桥时，受力分析如图，由牛顿第二定律得N－mg＝m，汽车对桥的压力N′

R

2

v

＝mg＋m，N′mg，汽车速度越大，对桥面的压力越大．

R

二、“旋转秋千”——圆锥摆

1．物理模型：细线下面悬挂一个钢球，使钢球在某个________内做匀速圆周运动，悬

线旋转形成一个圆锥面，这种装置叫圆锥摆．

2．向心力来源：

由重力和悬线拉力的合力提供向心力(如图)．

2g2πlcosα

由F＝mgtanα＝mωr，且r＝lsinα，得ω＝，则周期T＝＝2π.

合

lcosαωg

3.结论：悬线与中心轴的夹角α跟“旋转秋千”的________和悬线长度有关，与小球的

质量________．在悬线长一定的情况下，角速度越大则悬线与中心轴的夹角也________(小

于90°)．

[导学2]

分析圆锥摆模型时，也可以应用正交分解法，沿水平和竖直方向建立平面直角坐标系，

把绳的拉力分解到水平和竖直方向，竖直分力与重力平衡，水平分力提供向心力，即Tcosα

2

＝mg，Tsinα＝mωr，可解得相同的结果．

三、火车转弯

1．运动特点：火车转弯时实际是在做圆周运动，因而具有向心加速度，由于其质量巨

大，所以需要很大的向心力．

2．向心力来源

(1)若转弯时内外轨一样高，则由外轨对轮缘的________提供向心力，这样铁轨和车轮

极易受损．

(2)内外轨有高度差，依据规定的行驶速度行驶，转弯时向心力几乎完全由________和

________的合力提供．

[导学3]

2