教案-全国-2010_鼎尖教案高一物理 第五章 曲线运动 六、匀速圆周运动的实例分析 备课资料+教案（打包2套）人教大纲版第一册.rar

4●备课资料一、物体做圆周运动的条件1.质点做匀速圆周运动的条件：合外力大小保持不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心.2.竖直平面内的圆周运动，一般情况下是变速圆周运动，物体能否通过圆周的最高点是有条件的.(1)没有物体支撑的小球，在竖直平面内做圆周运动，通过最高点的情况，如图甲所示.注意：绳对小球只能产生沿绳收缩方向的拉力.A：临界条件：绳子或轨道对小球没有力的作用(即T=0或N=0)mg=m所以v临=注意：如果小球带电，且空间存在电、磁场时，临界条件应是小球所受重力、电场力和洛伦兹力的合力作为向心力，此时v临≠B:能通过最高点的条件：v≥当v>时绳对球产生拉力，轨道对球产生压力C：不能通过最高点的条件：v<实际上小球还不到最高点时就脱离了轨道.2.与轻杆相连的小球做圆周运动，通过最高点的情况：注意杆与绳不同，杆对物体既能产生拉力，也能对球产生支持力.A：当v=0时，N=mg(N为支持力)B：当0<v<时,N为支持力，v增大，N减小，且mg>N>0.C:当v=时，N=0D：当v>，N为拉力，v增大，N增大如果是在下图乙中的小球通过圆形轨道最高点，因v≥，小球将脱离轨道做平抛运动，因为轨道对小球无拉力.二、重点难点解读1.向心加速度的分析向心加速度是向心力的效果，其方向与向心力相同，总是指向圆心，因此，匀速圆周运动是一种变加速度的运动.从运动的角度看，向心加速度是描述做匀速圆周运动的物体的速度方向变化情况的物理量，其计算公式a=v2/r=rω2.由上式可以看出：当线速度v一定时，向心加速度a跟轨道半径r成反比；当角速度ω一定时，向心加速度a跟r成正比；由于v=rω，所以a总是跟v与ω的乘积成正比.2.圆周运动中向心力的特点(1)匀速圆周运动：由于匀速圆周运动仅是速度方向变化而速度大小不变，故只存在向心加速度，物体受到外力的合力就是向心力.可见，合外力大小不变，方向始终与速度方向垂直且指向圆心，是物体做匀速圆周运动的条件.(2)变速圆周运动：速度大小发生变化，向心加速度和向心力都会相应变化.求物体在某一点受到的向心力时，应使用该点的瞬时速度.在变速圆周运动中，合外力不仅大小随时间改变，其方向也不沿半径指向圆心.合外力沿半径方向的分力(或所有外力沿半径方向的分力的矢量和)提供向心力，使物体产生向心加速度，改变速度的方向，合外力沿轨道切线方向的分力，使物体产生切向加速度，改变速度的大小.(3)当物体所受的合外力F小于所需要提供的向心力mv2/r时，物体做离心运动，即F＜mv2/r时，物体做离心运动.3.圆周运动中的临界问题关于临界问题总是出现在变速圆周运动中，竖直平面内的圆周运动是典型的变速圆周运动.一般情况下，只讨论最高点和最低点的情况：(1)如下图所示，没有物体支撑的小球，在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况：①临界条件：小球到达最高点时绳子的拉力(或轨道的弹力)刚好等于零，小球的重力提供其做圆周运动的向心力.即mg=m,上式中的v临界是小球通过最高点的最小速度，通常叫临界速度v临界=.②能过最高点的条件：v＞v临界(此时绳、轨道对球分别产生拉力、压力)③不能过最高点的条件：v＜v临界(实际上球还没有到最高点就脱离了轨道)(2)如下图所示，有物体支撑的小球在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况：①临界条件：由于硬杆和管壁的支撑作用，小球恰能到达最高点的临界速度v临界=0.②如图(a)所示的小球过最高点时，轻杆对小球的弹性情况：A.当v=0时，轻杆对小球有竖直向上的支持力FN，其大小等于小球的重力，即FN=mg.B.当0＜v＜时，杆对小球的支持力的方向竖直向上，大小随速度的增大而减小，其取值范围是：mg＞FN＞0.C.当v=时，FN=0.D.当v＞时，杆对小球有指向圆心的拉力，其大小随速度的增大而增大.③如图(b)所示的小球过最高点时，光滑硬管对小球的弹力情况：同上图(a)的分析.三、几种常见的匀速圆周运动的实例图表图形受力分析以向心加速度方向建立坐标系利用向心力公式8第六节匀速圆周运动的实例分析●本节教材分析本节课在匀速圆周运动的基础上，结合两个实际例子进行分析，教学时要注意充分发挥教师的主导作用和学生的主体作用，拓展知识的应用.分析和解决有关圆周运动的问题，重要的是搞清楚向心力的来源，这是研究匀速圆周运动的关键，在具体问题的分析时，要注意：1.要判断圆心的位置和质点做圆周运动的半径.2.对向心力来源的分析，要明确分析和计算的依据仍是普遍的运动规律——牛顿第二定律，只是这里的加速度是向心加速度.课本分析了汽车通过拱桥顶点的力、速度、加速度的问题.汽车通过拱桥的运动过程是变速圆周运动，这里只分析车过顶点时的情况，教学中应注意不要再扩展一般情况下的变速圆周运动的问题，也不要求提及切向分力和法向分力，以免增加难度，加重学生的负担.●教