《生活中的圓周運動》圓周運動PPT優質課件
第一部分內容：核心素養目標
物理觀念
失重現象、離心現象和物體做離心運動的條件。
科學思維
1.通過觀察模型了解火車車輪的特點，會分析火車轉彎時向心力的來源。
2.通過對向心力公式的推導分析汽車過拱形橋和凹形路面的最低點時的受力、理解航天器中的失重現象。
科學態度與責任
分析生產、生活和航天科技中的圓周運動現象，培養學生運用概念、規律解釋現象和解決問題的能力，增強責任心和使命感。
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生活中的圓周運動PPT，第二部分內容：課前學習
知識點一 火車轉彎
[觀圖助學]
火車轉彎時外軌與內軌的高度一樣嗎？火車轉彎的向心力來源是什么？火車的車輪設計有什么特點？
1.火車在彎道上的運動特點：火車轉彎時實際是在做____________，因而具有_______加速度，由于其質量巨大，需要很大的向心力。
2.向心力的來源
(1)如果鐵路彎道的內外軌一樣高，火車轉彎時，外側車輪的輪緣擠壓外軌，使外軌發生______________，外軌對輪緣的________是火車轉彎所需__________的主要來源(如圖所示)。
(2)如果在彎道處使外軌略高于內軌(如圖所示)，火車轉彎時鐵軌對火車的支持力FN的方向不再是_________的，而是斜向_______的內側，它與重力G的合力指向圓心，為火車轉彎提供了一部分向心力。
適當選擇內外軌的_________差，使轉彎時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，故火車轉彎需要的向心力很小。( )
(2)火車轉彎時的向心力一定是重力與鐵軌支持力的合力提供的。( )
(3)火車通過彎道時必須按規定速度行駛。( )
知識點二 汽車過拱形橋
[觀圖助學]
同一輛汽車先后經過凹形區域和凸形區域，在哪一區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，對橋的壓力可能等于零。( )
(2)汽車過拱形橋或凹形路面時，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時，對路面的壓力一定大于重力。( )
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生活中的圓周運動PPT，第三部分內容：核心探究
核心要點一 鐵路的彎道問題
1.火車車輪的特點：火車的車輪有凸出的輪緣，火車在鐵軌上運行時，車輪與鐵軌有水平與豎直兩個接觸面。這種結構特點，主要是避免火車運行時脫軌，如圖所示。
2.圓周平面的特點：彎道處外軌高于內軌，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，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，火車受重力和支持力作用，火車轉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)當火車行駛速度v等于規定速度v0時，所需向心力僅由重力和彈力的合力提供，此時火車對內、外軌道無擠壓作用。
(2)當火車行駛速度v與規定速度v0不相等時，火車所需向心力不再僅由重力和彈力的合力提供，此時內、外軌道對火車輪緣有擠壓作用，具體情況如下：
①當火車行駛速度v>v0時，外軌道對輪緣有側壓力。
②當火車行駛速度v<v0時，內軌道對輪緣有側壓力。
核心要點二 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。把一個小球放在凹橋底部A，調節兩軌間的距離，使球剛好不掉下去，但稍加一點壓力，球就會撐開兩軌下落。讓球從斜軌滾下，當球經過凹橋底部時，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，剛好能撐開兩軌下落。然后，讓小球再從斜軌滾下，當球經過凸橋頂端時，你又看到了什么？
[探究歸納]
1.汽車駛至凹形橋面的底部時，合力向上，加速度向上，處于超重，此時車對橋面的壓力最大；汽車駛至凸形橋面的頂部時，合力向下，加速度向下，處于失重，此時車對橋面的壓力最小。
核心要點三 離心運動
[問題探究]
公路拐彎處都設置比平直公路更低的限速，賽車場設計的車道外高內低，請分析其中包含的物理原理？
[探究歸納]
1.離心運動的實質：離心運動是物體逐漸遠離圓心的一種物理現象，它的本質是物體慣性的表現。做圓周運動的物體，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，是因為向心力的作用。
2.離心運動的條件：做圓周運動的物體，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彎時的情形。轉彎處路面常是外高內低，摩托車轉彎有一個最大安全速度，若超過此速度，摩托車將發生滑動。關于摩托車滑動的問題，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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