2.3 2.4 圆周运动与人类文明(选学)略（课件）-【优化探究】2021-2022学年新教材高中物理必修第二册同步导学案（教科版）

3　圆周运动的实例分析   4　圆周运动与人类文明(选学)略 物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 新课程标准 学业质量目标 1.能定性分析火车外轨高的原因。 2.能定量分析汽车过拱形桥、旋转秋千、火车转弯等向心力问题。 3.知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用和防止。 4.会用牛顿第二定律分析圆周运动。 合格性考试 能用圆周运动的知识解释离心运动和近心运动。(物理观念) 能够用道德和规范评价物理研究和应用。(科学态度与责任) 等级性考试 能够将火车转弯、汽车过拱形桥、旋转秋千等实际情景问题转化为圆周运动模型，并进行分析和推理，得出结论。(科学思维) 通过分析火车转弯、汽车过拱形桥、旋转秋千、离心运动等实际情景探究向心力的来源，获得数据，形成结论。(科学思维) 物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课堂检测 素养达标 课时作业 巩固演练 物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 [知识梳理] 一、汽车通过拱形桥 mg－N N－mg 物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 越小 越大 物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 二、“旋转秋千” 1．旋转秋千可以简化为 模型。 2．分析方法 (1)重力、拉力的合力F合＝ 。 (2)半径r＝ 。 (3)合外力提供向心力F合＝ 。   (4)可以推导出cos α＝ 。 圆锥摆 mgtan α lsin α mω2r 物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 三、火车转弯 1．火车车轮的结构特点 火车的车轮由水平的踏面和突出的轮缘组成。轮缘置于铁轨的内侧，其侧面与铁轨接触。 作用：轮缘有导向和防止脱轨的作用。 物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 2．火车在弯道上的运动特点 火车在弯道上运动时做圆周运动，由于其质量巨大，因此需要很大的 。 3．向心力的来源 (1)若铁路弯道的内外轨一样高，则由 提供向心力，这样，铁轨和车轮极易受损。 (2)若内外轨有高度差，依据规定的行驶速度行驶，由 和_______ 的力提供向心力。 向心力 外轨对轮缘的弹力 重力 支持力 物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 四、离心运动 1．定义：在做圆周运动时，由于合外力提供的向心力 或 ，以致物体沿圆周运动的 方向飞出或远离圆心而去的运动叫作离心运动。 2．离心运动的应用和防止 (1)应用：离心干燥器；洗衣机的脱水筒；离心机。 (2)防止：汽车在公路转弯处必须限速行驶；转动的砂轮、飞轮的转速不能太高。 消失 不足 切线 物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 [自主测评] 1．判断正误 (1)汽车驶过凸形桥最高点时，对桥的压力可能等于零。( ) (2)汽车驶过凹形桥低点时，对桥的压力一定大于重力。( ) (3)体重越大的人坐在秋千上旋转时，缆绳与中心轴的夹角越小。( ) (4)火车转弯时的向心力是车轨与车轮间的挤压提供的。( ) (5)火车按规定的速率转弯时，内外轨都不受火车的挤压作用。( ) (6)做离心运动的物体一定不受外力作用。( ) (7)做圆周运动的物体只有突然失去向心力时才做离心运动。( ) √ √ × × √ × × 物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 2．情景思考 摩托车在平直公路转弯和火车转弯，它们的共同点是什么？提供向心力的方式一样吗？ 物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 提示：摩托车在平直公路转弯和火车转弯都需要向心力，摩托车转弯时摩擦力可以提供向心力，火车质量太大，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损，需要设置特别的轨道，由火车重力和轨道的支持力的合力提供向心力。 物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 (1)火车转弯处的铁轨有什么特点？ (2)火车以规定速度转弯时哪些力提供向心力？ (3)火车转弯时速度过大或过小，会对哪侧轨道有侧压力？ 提示：(1)火车转弯处外轨高于内轨。 (2)重力、轨道的支持力的合力。 (3)火车转弯时速度过大会对轨道外侧有压力，速度过小会对轨道内侧有压力。 物理 必修 第二册 返回导航 下页 上页 物理 必修 第二册 返回导航