4. 圆周运动与人类文明（选学）优秀教案说课稿

全国百强中学——三台中学

2018级高一物理必修二

§2.3.2竖直面内圆周运动（绳、杆模型）导学案

班级：________

姓名：________ 【学习目标】

1、巩固向心力知识；

2、掌握轻绳、轻杆模型；

3、能在具体情景中分析研究对象、圆平面、确定研究哪一点，能列出动力学表达式。

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【知识储备】（请于上课前完成并熟记）

1、向心力公式，F=_________ 2、处理圆周运动一般流程

①确定研究对象

②确定圆平面,定圆心、圆面

③根据具体情境，确定研究点：最高点、最低点……

④受力分析，找向心力来源

⑤根据题意选择公式

⑥列式牛顿第二定律方程

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【预习导学】（预习《创新》P27后完成）

1、绳模型：临界速度_______

动力学方程

2、杆模型：过最高点条件___________________；

杆给拉力，对应动力学方程_________

杆弹力为零，对应动力学方程_________

杆给压力，对应动力学方程_________

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【绳模型】

实例一、绳--球

学生活动：请同学保持绳长不变以较大的速度甩动细绳，让小球在竖直面内做圆周运动。过程中逐渐减小速度，体会绳给手的力的大小，观察现象。

感受：绳给手的力随速度减小而______________，即速度减小，球所受拉力___________

现象：速度逐渐减小，小球终会无法完成圆周运动

思考：小球会最先从

脱离圆周，小球做完整圆周运动的的条件是什么？

可通过最高点，可做完整圆周运动。因此，不必研究整个圆周运动，只需要研究最高点。

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对小球在最高点分析：

结论：小球可通过最高点的条件为

自主探究：过山车（环--球）

思考：在圆形轨道中，过山车能否减速，减速在那个位置最容易发生事故？过山车做完整圆周运动的条件是什么？

思考：研究对象

，圆半径

，研究点

总结归纳1：绳模型规律

1，最高点小球受力特征：

2，动力学方程：

3，保证球可做完整圆周运动的条件

：

迁移与应用--水流星

怎样才能保证水不会流下来？水可通过

，做完整的圆周运动

思考：研究对象

，圆半径

，研究点

杂技演员在做“水流星”表演时，用一根细绳系着盛水的杯子，抡起绳子，让杯子在竖直面内做圆周运动．如图所示，杯内水的质量m＝0.5 kg，绳长L＝60 cm.求：2g10m/s()

(1)在最高点水不流出的最小速率．

(2)水在最高点速率v＝3 m/s时，水对杯底的压力大小．

【杆模型】

观察：杆可通过最高点的V临界

=

思考：杆、绳做完整圆周运动临界速度不同，是为什么？

速度过快球受

，速度过慢球受

研究对象

，圆半径

，研究点

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总结归纳2：杆模型规律

1，最高点小球受力特征：

2，动力学方程：

3，保证球可做完整圆周运动的条件

：

4，速度变化杆受力变化

自主探究：圆管--球

球做完整圆周运动必须通过

，这一点临界速度为

速度改变带来的小球受力变化如何(写出公式，描述变化)？

【课堂练习】

长L=0.5 m、质量可忽略的硬杆，其一端固定于O点，另一端连有质量m=2kg的小球，它绕O点做竖直平面内的圆周运动，当通过最高点时，如图所示，求下列情况下杆对小球的作用力（计算出大小，并说明是拉力还是支持力）。

（1）当v=1 m/s时；（2）当v=4 m/s时。

【总结升华】

区别

通过最高点条件

规律（随速度变化，受力变化）

绳模型

杆模型

【课后思考】

圆环中，小球可运动到半径以上高度的条件是什么？

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【巩固练习】

1.人手里抓住一根长为L的轻绳的一端，绳的另一端系着一个小球，若小球能在竖直面内作圆周运动，则它经过最高点的速度v应满足的条件是(

)

A．v≥

B．v>0

C．v≥

D．v≤

2.

如图所示，一长为

的轻杆端固定在转轴

上，另一端固定一小球。现让小球在整直平面内绕

做圆周运动，当地重力加速度为

，当小球运动到最高点时（

）

A．最小速度为

B．最小速度为

C．杆对小球的作用力只能是向下的拉力

D．小球的速度越大，杆对小球的作用力也越大。

3.

如图，小球A质量为m，固定在长为L的轻细直杆一端，并随杆一起绕杆的另一端O点在竖直平面内做圆周运动，如果小球经过最高位置时速度为(

)

A．

推力，mg

B．

拉力，mg

C．

推力，mg

D．

拉力，mg

4.

(多选)如图所示，小球m在竖直放置的光滑的圆形管道内做圆周运动，下列说法正确的是(

)

A．

小球通过最高点时的最小速度是B．

小球通过最高点时的最小速度为零

C．

小球在水平线ab以下的管道中运动时外侧管壁对小球一定无作用力

D．

小球在水平线ab以下的管道中运动时外侧管壁对小球一定有作用力

5.

(多选)如图所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是(

)

A．

车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来

B．

人在最高点时对座位仍可能产生压力

C．

人在最低点时对座位的压力等于mg

D．

人在最低点时对座位的压力大于mg

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，则杆对球的作用力为