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1、生活中的匀速圆周运动高中物理必修2第二单元圆周运动微专题2生活中的圆周运动簪学习目标1、能根据所学知识分析生活中的各种匀速圆周运动现象，在此过程中体会模型建构的 方法。2、观察生活中的离心现象，知道离心现象产生的原因，了解其在生活中的应用，并知 道离心运动所带来的危害。函入_你坐过过山车吗？你是否注意到过山车转弯的地方内轨道总是低于外轨道，其实生活中汽车转弯的地方和火车转弯的地方也是这样的现象，你是否好奇为什么要这样设计？带着这样的疑问我们来开始今天课程的学习吧。学习任务此图片为视频资源缩略图。若使用此资源，请下载视 频【情境素材】生活中的向心力【任务一】解决汽车转弯的问题【任务二】解决火车转
2、弯的问题【任务三】认识离心运动和向心运动r学习活动谈【任务一】解决汽车转弯的问题【活动设计】1.1汽车在水平路面转弯且速率不变：1.1A问题与任务：你能确定汽车轨道所在平面和汽车做的是什么运动吗？分析：汽车在水平面内转弯做的是圆周运动，并且速率不变，所以做的是水平面内的匀速圆 周运动，这个问题让学生体会物理建模的过程。L1B问题与任务：汽车受到哪几个力的作用？什么力提供了向心力？分析：汽车受到自身重力机g、地面的支持力N和地面提供的静摩擦力工其中重力与支 持力等大反向，只有指向圆心的静摩擦力提供向心力。1.1 C问题与任务：汽车做匀速圆周运动的最大速度与什么因素有关？分析：汽车做匀速圆周运动时
3、/静提供尸向，则当摩擦力为最大静摩擦力时，向心力最大，对应的速度也是最大，即机g = G皿=31皿=也浮，化简式子可以得到%而A。K根据式子可以得到max与、R有关。1.2 汽车在倾斜路面转弯且速率不变：1.2A问题与任务：你能确定汽车轨道所在平面和汽车做的是什么运动吗？分析：汽车在水平面内做圆周运动，并且速率不变，所以汽车做的是水平面内的匀速圆 周运动。这个问题让学生体会物理建模的过程。1.2B问题与任务：若汽车相对地面既没有向外又没有向里的趋势，此时汽车受到哪几个力 的作用？什么力提供了向心力？分析：当汽车相对地面既没有向外又没有向里的趋势时，此时汽车不受摩擦力。则汽车 受到自身重力吆、地
4、面的支持力N （方向垂直斜面向上），重力与支持力的合力提供圆周运 动的向心力。L2C问题与任务：汽车做匀速圆周运动的速度是由什么因素决定？汽车的速度大于或小于 该值，汽车的受力有什么变化？mv2分析：汽车所受重力与支持力的产合提供产向，即m% = （8为斜面 R倾角），化简式子可以得到尸JgRtan夕根据式子可以得到y与g、R、夕有关。当 v gRtan时,汽车受到沿斜面向下的摩擦力；当v JgAtand时,汽车受到沿斜面向 上的摩擦力。v砰时,火车将受到外轨提供的沿斜面向下的支持力，此时火车与外轨道挤 压，会使外轨受到磨损；当砰时,火车将受到内轨道提供的沿斜面向上的支持力，此 时火车与内轨道
5、挤压，会使内轨道受到磨损。2.1E问题与任务：火车转弯和汽车转弯中的哪一种情况有相似之处?分析：火车转弯与汽车在倾斜路面上转弯的情况相似，两个都是水平面内的匀速圆周运动，都是合力提供圆周运动的向心力。谈【任务三】认识离心运动和向心运动【活动设计】3.1离心运动3.1 A问题与任务：什么是离心运动？分析：当向心力消失或合力不足以提供所需的向心力时，物体所做的运动叫离心运动。 3.1B问题与任务：生活中哪些地方利用了离心现象?哪些地方要防止离心现象？请完成以下 任务单。分析：此图片为活动设计资源缩略图。若使用此 资源，请下载视频【活动设计】调 查离心现象的应用与防止【活动设计】向心运动3.2A问题
6、与任务：对比离心运动，你能说说什么是向心运动吗？分析：当合力大于所需的向心力时，物体所做的运动叫向心运动。3.2B问题与任务：你能总结一下匀速圆周运动、离心运动、向心运动中合力与向心力的关 系吗？分析：提供的合力刚好等于所需向心力时，物体将做匀速圆周运动；提供的合力小于 所需向心力时，物体将做离心运动；提供的合力大于所需向心力时，物体将做向心运动。区活动拓展离心分层现象在一个盛有清水的圆筒形容器（转鼓）中，倒入一组同样大小的钢球和木球，然后 启动电机使其绕轴高速旋转。此时，由于离心力的大小正比于物体的质量（体积相同的 小球，质量正比于它的密度），所以钢球很快被甩到最外层，而木球则被推向转轴，清
7、 水则占据了“中间地带”（图1）。可见，一旦转鼓高速转动起来，容器中的物质就会按密 度分层排列。密度小者（轻相）聚集在“中央”即转轴附近，密度大者（重相）则分散在“边 区”即转鼓壁附近。这种现象称为离心沉降。如果在转鼓上开满小孔，则其中的液体就 会在离心力作用下通过小孔被“驱逐出境”，而固体颗粒则停留在转鼓壁面上，从而达 到脱水的目的，这种现象称为离心过滤。例如，奶油的提取，啤酒、酒、果汁的澄 清，污水的净化，就属于离心沉降；而煤、矿石和海盐的脱水等则属于离心过滤。码诞小结 fe作业1、火车铁轨转弯处外轨略高于内轨的原因是（）A.为了使火车转弯时外轨对于轮缘的压力提供圆周运动的向心力B.为了使
8、火车转弯时的向心力由重力和铁轨对车的弹力的合力提供C.以防列车倾倒造成翻车事故D.为了减小火车轮缘与外轨的压力2、如图是赛车手骑摩托车在水平路面上转弯时的画面，下列关于转弯时摩托车受力情况说法正确的是（）A.地面对摩托车支持力的方向斜向上B.重力和地面支持力的合力提供向心力C.地面给轮胎的静摩擦力提供向心力D.摩托车进入弯道，如果速度过快，离心力增大，容易做离心运动多参考答案【评价】题号学科核心素养水平参考答案物理观念水平3科学思维水平3BD火车转弯时，为了保护铁轨，应避免车轮边缘与铁 轨间的挤压，故火车受到重力和支持力的合力完全 提供向心力，有物理观念水平3解得 v =v = JgHtan。故 A 错误,B 正确；当铁轨转弯处外轨略高于内轨，根据AB可知，当 重力和支持力的合力提供向心力时，可以减小火车 轮缘与外轨的压力，故C错误，D正确。故选：BD水平路面对摩托车的支持力方向垂直于路面竖直向 上，故A错误；摩托车做圆周运动靠水平路面对车 轮的静摩擦力提供向心力，故B错误，C正确；摩 托车进入弯道，受重力、支持力和摩擦力，并不受 离心力，摩擦力提供向心力。如果速度过快，需要 的向心力增大，当最大静摩擦力小于所需的向心力 时，摩托车做离心运动，故D错误。