《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》圓周運(yùn)動(dòng)PPT優(yōu)質(zhì)課件
第一部分內(nèi)容：核心素養(yǎng)目標(biāo)
物理觀念
失重現(xiàn)象、離心現(xiàn)象和物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件。
科學(xué)思維
1.通過觀察模型了解火車車輪的特點(diǎn)，會(huì)分析火車轉(zhuǎn)彎時(shí)向心力的來源。
2.通過對向心力公式的推導(dǎo)分析汽車過拱形橋和凹形路面的最低點(diǎn)時(shí)的受力、理解航天器中的失重現(xiàn)象。
科學(xué)態(tài)度與責(zé)任
分析生產(chǎn)、生活和航天科技中的圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用概念、規(guī)律解釋現(xiàn)象和解決問題的能力，增強(qiáng)責(zé)任心和使命感。
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生活中的圓周運(yùn)動(dòng)PPT，第二部分內(nèi)容：課前學(xué)習(xí)
知識(shí)點(diǎn)一 火車轉(zhuǎn)彎
[觀圖助學(xué)]
火車轉(zhuǎn)彎時(shí)外軌與內(nèi)軌的高度一樣嗎？火車轉(zhuǎn)彎的向心力來源是什么？火車的車輪設(shè)計(jì)有什么特點(diǎn)？
1.火車在彎道上的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：火車轉(zhuǎn)彎時(shí)實(shí)際是在做____________，因而具有_______加速度，由于其質(zhì)量巨大，需要很大的向心力。
2.向心力的來源
(1)如果鐵路彎道的內(nèi)外軌一樣高，火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，外側(cè)車輪的輪緣擠壓外軌，使外軌發(fā)生______________，外軌對輪緣的________是火車轉(zhuǎn)彎所需__________的主要來源(如圖所示)。
(2)如果在彎道處使外軌略高于內(nèi)軌(如圖所示)，火車轉(zhuǎn)彎時(shí)鐵軌對火車的支持力FN的方向不再是_________的，而是斜向_______的內(nèi)側(cè)，它與重力G的合力指向圓心，為火車轉(zhuǎn)彎提供了一部分向心力。
適當(dāng)選擇內(nèi)外軌的_________差，使轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力幾乎完全由重力G和支持力FN的________來提供。
[思考判斷]
(1)火車彎道的半徑很大，故火車轉(zhuǎn)彎需要的向心力很小。( )
(2)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力一定是重力與鐵軌支持力的合力提供的。( )
(3)火車通過彎道時(shí)必須按規(guī)定速度行駛。( )
知識(shí)點(diǎn)二 汽車過拱形橋
[觀圖助學(xué)]
同一輛汽車先后經(jīng)過凹形區(qū)域和凸形區(qū)域，在哪一區(qū)域汽車對地面的壓力更大？
[思考判斷]
(1)汽車駛過拱形橋最高點(diǎn)，對橋的壓力可能等于零。( )
(2)汽車過拱形橋或凹形路面時(shí)，向心加速度的方向都是豎直向上的。( )
(3)汽車駛過凹形路面最低點(diǎn)時(shí)，對路面的壓力一定大于重力。( )
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生活中的圓周運(yùn)動(dòng)PPT，第三部分內(nèi)容：核心探究
核心要點(diǎn)一 鐵路的彎道問題
1.火車車輪的特點(diǎn)：火車的車輪有凸出的輪緣，火車在鐵軌上運(yùn)行時(shí)，車輪與鐵軌有水平與豎直兩個(gè)接觸面。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要是避免火車運(yùn)行時(shí)脫軌，如圖所示。
2.圓周平面的特點(diǎn)：彎道處外軌高于內(nèi)軌，但火車在行駛過程中，重心高度不變，即火車的重心軌跡在同一水平面內(nèi)，火車的向心加速度和向心力均沿水平面指向圓心。
3.向心力的來源分析：火車速度合適時(shí)，火車受重力和支持力作用，火車轉(zhuǎn)彎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.軌道壓力分析
(1)當(dāng)火車行駛速度v等于規(guī)定速度v0時(shí)，所需向心力僅由重力和彈力的合力提供，此時(shí)火車對內(nèi)、外軌道無擠壓作用。
(2)當(dāng)火車行駛速度v與規(guī)定速度v0不相等時(shí)，火車所需向心力不再僅由重力和彈力的合力提供，此時(shí)內(nèi)、外軌道對火車輪緣有擠壓作用，具體情況如下：
①當(dāng)火車行駛速度v>v0時(shí)，外軌道對輪緣有側(cè)壓力。
②當(dāng)火車行駛速度v<v0時(shí)，內(nèi)軌道對輪緣有側(cè)壓力。
核心要點(diǎn)二 汽車過拱橋的分析
[問題探究]
(1)用兩根鐵絲彎成如圖所示的凹凸橋。把一個(gè)小球放在凹橋底部A，調(diào)節(jié)兩軌間的距離，使球剛好不掉下去，但稍加一點(diǎn)壓力，球就會(huì)撐開兩軌下落。讓球從斜軌滾下，當(dāng)球經(jīng)過凹橋底部時(shí)，你看到了什么？
(2)把凹橋下的搭鉤扣上，并讓小球在凸橋頂端B靜止放置時(shí)，剛好能撐開兩軌下落。然后，讓小球再從斜軌滾下，當(dāng)球經(jīng)過凸橋頂端時(shí)，你又看到了什么？
[探究歸納]
1.汽車駛至凹形橋面的底部時(shí)，合力向上，加速度向上，處于超重，此時(shí)車對橋面的壓力最大；汽車駛至凸形橋面的頂部時(shí)，合力向下，加速度向下，處于失重，此時(shí)車對橋面的壓力最小。
核心要點(diǎn)三 離心運(yùn)動(dòng)
[問題探究]
公路拐彎處都設(shè)置比平直公路更低的限速，賽車場設(shè)計(jì)的車道外高內(nèi)低，請分析其中包含的物理原理？
[探究歸納]
1.離心運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)：離心運(yùn)動(dòng)是物體逐漸遠(yuǎn)離圓心的一種物理現(xiàn)象，它的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn)。做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，總是有沿著圓周切線方向飛出去的傾向，之所以沒有飛出去，是因?yàn)橄蛐牧Φ淖饔谩?/p>
2.離心運(yùn)動(dòng)的條件：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，提供向心力的外力突然消失或者外力不能提供足夠大的向心力。
[試題案例]
[例3] 如圖所示是摩托車比賽轉(zhuǎn)彎時(shí)的情形。轉(zhuǎn)彎處路面常是外高內(nèi)低，摩托車轉(zhuǎn)彎有一個(gè)最大安全速度，若超過此速度，摩托車將發(fā)生滑動(dòng)。關(guān)于摩托車滑動(dòng)的問題，下列論述正確的是( )
A.摩托車一直受到沿半徑方向向外的離心力作用
B.摩托車所受外力的合力小于所需的向心力
C.摩托車將沿其線速度的方向沿直線滑去
D.摩托車將沿其半徑方向沿直線滑去
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