《生活中的圆周运动》圆周运动PPT优质课件

《生活中的圆周运动》圆周运动PPT优质课件

第一部分内容：核心素养目标

物理观念

失重现象、离心现象和物体做离心运动的条件。

科学思维

1.通过观察模型了解火车车轮的特点，会分析火车转弯时向心力的来源。

2.通过对向心力公式的推导分析汽车过拱形桥和凹形路面的最低点时的受力、理解航天器中的失重现象。

科学态度与责任

分析生产、生活和航天科技中的圆周运动现象，培养学生运用概念、规律解释现象和解决问题的能力，增强责任心和使命感。

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生活中的圆周运动PPT，第二部分内容：课前学习

知识点一　火车转弯

[观图助学]

火车转弯时外轨与内轨的高度一样吗？火车转弯的向心力来源是什么？火车的车轮设计有什么特点？

1.火车在弯道上的运动特点：火车转弯时实际是在做____________，因而具有_______加速度，由于其质量巨大，需要很大的向心力。

2.向心力的来源

(1)如果铁路弯道的内外轨一样高，火车转弯时，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生______________，外轨对轮缘的________是火车转弯所需__________的主要来源(如图所示)。

(2)如果在弯道处使外轨略高于内轨(如图所示)，火车转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向不再是_________的，而是斜向_______的内侧，它与重力G的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力。

适当选择内外轨的_________差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和支持力FN的________来提供。

[思考判断]

(1)火车弯道的半径很大，故火车转弯需要的向心力很小。( )

(2)火车转弯时的向心力一定是重力与铁轨支持力的合力提供的。( )

(3)火车通过弯道时必须按规定速度行驶。( )

知识点二　汽车过拱形桥

[观图助学]

同一辆汽车先后经过凹形区域和凸形区域，在哪一区域汽车对地面的压力更大？

[思考判断]

(1)汽车驶过拱形桥最高点，对桥的压力可能等于零。( )

(2)汽车过拱形桥或凹形路面时，向心加速度的方向都是竖直向上的。( )

(3)汽车驶过凹形路面最低点时，对路面的压力一定大于重力。( )

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生活中的圆周运动PPT，第三部分内容：核心探究

核心要点一　铁路的弯道问题

1.火车车轮的特点：火车的车轮有凸出的轮缘，火车在铁轨上运行时，车轮与铁轨有水平与竖直两个接触面。这种结构特点，主要是避免火车运行时脱轨，如图所示。

2.圆周平面的特点：弯道处外轨高于内轨，但火车在行驶过程中，重心高度不变，即火车的重心轨迹在同一水平面内，火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心。

3.向心力的来源分析：火车速度合适时，火车受重力和支持力作用，火车转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供，合力沿水平方向，大小F＝mgtan θ。

5.轨道压力分析

(1)当火车行驶速度v等于规定速度v0时，所需向心力仅由重力和弹力的合力提供，此时火车对内、外轨道无挤压作用。

(2)当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时，火车所需向心力不再仅由重力和弹力的合力提供，此时内、外轨道对火车轮缘有挤压作用，具体情况如下：

①当火车行驶速度v>v0时，外轨道对轮缘有侧压力。

②当火车行驶速度v<v0时，内轨道对轮缘有侧压力。

核心要点二　汽车过拱桥的分析

[问题探究]

(1)用两根铁丝弯成如图所示的凹凸桥。把一个小球放在凹桥底部A，调节两轨间的距离，使球刚好不掉下去，但稍加一点压力，球就会撑开两轨下落。让球从斜轨滚下，当球经过凹桥底部时，你看到了什么？

(2)把凹桥下的搭钩扣上，并让小球在凸桥顶端B静止放置时，刚好能撑开两轨下落。然后，让小球再从斜轨滚下，当球经过凸桥顶端时，你又看到了什么？

[探究归纳]

1.汽车驶至凹形桥面的底部时，合力向上，加速度向上，处于超重，此时车对桥面的压力最大；汽车驶至凸形桥面的顶部时，合力向下，加速度向下，处于失重，此时车对桥面的压力最小。

核心要点三　离心运动

[问题探究]

公路拐弯处都设置比平直公路更低的限速，赛车场设计的车道外高内低，请分析其中包含的物理原理？

[探究归纳]　

1.离心运动的实质：离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象，它的本质是物体惯性的表现。做圆周运动的物体，总是有沿着圆周切线方向飞出去的倾向，之所以没有飞出去，是因为向心力的作用。

2.离心运动的条件：做圆周运动的物体，提供向心力的外力突然消失或者外力不能提供足够大的向心力。

[试题案例]

[例3] 如图所示是摩托车比赛转弯时的情形。转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将发生滑动。关于摩托车滑动的问题，下列论述正确的是(　　)

A.摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用

B.摩托车所受外力的合力小于所需的向心力

C.摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去

D.摩托车将沿其半径方向沿直线滑去

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