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课题:圆周运动应用实例2

作者:佚名 来源: 发布时间:2013年03月09日
 

课题:圆周运动应用实例

主备:丁树兵              第 2 课时  总第 2 课时

【教学目标】1.学会分析火车转弯、汽车过桥等生活中圆周运动问题实例.

2.掌握杆、绳约束的物体在竖直平面内做圆周运动的特点.

【教学重点】学会分析的生活中的圆周运动实例分析

【教学难点】临界值问题的分析和运用极限思维的方法分析极限问题

【教    具】

 

 

【教学过程】

跟踪训练3 在2010年11月17日广州亚运会体操男子单杠的

决赛中,张成龙问鼎冠军.如图5张成龙正完成一个单臂回环

动作,且恰好静止  在最高点.设张成龙的重心离杠1.60米,

体重大约56公斤.忽略摩擦力,认为张成龙做的是圆周运动,

试求:

(1)张成龙在最低点应以多大的速度才能达到如图效果;

(2)张成龙在最高、最低点时对杠的作用力.                                                   图5

跟踪训练4 如图6所示,质量为m的小球自由下落高度为R

沿竖直平面内的轨道ABC运动.AB是半径为R的1/4粗糙圆

弧,BC是直径为R的光滑半圆弧,小球运动到C时对轨道的

压力恰为零,B是轨道最低点,求:

(1)小球在AB弧上运动时,摩擦力对小球做的功;

(2)小球经B点前、后瞬间对轨道的压力之比.

                                图6

 

 

 

 

          11.用极限思维法分析平面内的

圆周运动临界问题

例5 如图7所示,细绳一端系着质量M=0.6 kg的物体A

静止于水平面,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3 kg

的物体BA的中点与圆孔距离为0.2 m,且A和水平面

间的最大静摩擦力为2 N,现使此平面绕中心轴线转动,

问角速度ω满足什么条件时,物体B会处于静止状态?

(g=10 m/s2)                                                                                                图    7

方法提炼 处理临界问题的思维模式

临界问题广泛地存在于中学物理中,解答临界问题的关键是准确判断临界状态,再选择相应的规律灵活求解,其解题步骤为:

(1)判断临界状态:有些题目中有“刚好”、“恰好”、“正好”等字眼,明显表明题述的过程存在着临界点;若题目中有“取值范围”、“多长时间”、“多大距离”等词语,表明题述的过程存在着“起止点”,而这些起止点往往就是临界状态;若题目中有“最大”、“最小”、“至多”、“至少”等字眼,表明题述的过程存在着极值,这个极值点也往往是临界状态.

(2)确定临界条件:判断题述的过程存在临界状态之后,要通过分析弄清临界状态出现的条件,并以数学形式表达出来.

(3)选择物理规律:当确定了物体运动的临界状态和临界条件后,要分别对于不同的运动过程或现象,选择相对应的物理规律,然后再列方程求解.

结合本题,应分析出物体A做圆周运动的向心力来源:摩擦力和绳的拉力,绳的拉力等于B的重力,而摩擦力可以沿半径向里或向外,当沿这两个方向达到最大值,即为两个临界状态,结合圆周运动的公式,即可求解.

跟踪训练5 如图8所示,匀速转动的水平圆盘上,沿半径方向

两个用细线相连的物体AB的质量均为m,它们到转动轴的

距离分别为rA=20 cm,rB=30 cm.AB与盘面间的最大静摩

擦力均为自身重力的0.4倍,试求:(g取10 m/s2)

(1)当细线上开始出现张力时,圆盘的角速度.                                             图8

  (2)当A开始滑动时,圆盘的角速度.

(3)当A即将滑动时,烧断细线,AB状态将如何?

 

 

A组 生活中圆周运动问题实例

1.火车轨道在转弯处外轨高于内轨,其高度差由转弯半径与火车速度确定.若在某转弯处规定行驶的速度为v,①当以速度v通过此弯路时,火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力;②当以速度v通过此弯路时,火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力;③当速度大于v时,轮缘挤压外轨;④当速度小于v时,轮缘挤压外轨.则下列说法中正确的是                                                                   (  )

A.①③                                                         B.①④

C.②③                                                          D.②④

2.世界一级方程式锦标赛新加坡大奖赛赛道单圈长5.067公里,共有23个弯道,如图9所示,赛车在水平路面上转弯时,常常在弯道上冲出跑道,则以下说法正确的是  (  )

 

图9

A.是由于赛车行驶到弯道时,运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的

B.是由于赛车行驶到弯道时,运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道的

C.是由于赛车行驶到弯道时,运动员没有及时减速才造成赛车冲出跑道的

D.由公式F2r可知,弯道半径越大,越容易冲出跑道

 

B组 竖直平面内的圆周运动问题

 

3.如图10所示,汽车质量为1.5�104 kg,以不变的速度

先后驶过凹形路面和凸形路面,路面圆弧半径均为15 m,

如果路面承受的最大压力不得超过2.0�105 N,汽车允                       图10

许的最大速率是多少?(g=10 m/s2)

 


 

【二次备课】

【作业布置】                                                    

 

 

【教学后记】

 

 

 

 

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