1、“圓周運動實例分析”的課標、教綱、考綱、教材、教材編寫說明、自編教輔一、課標要求1內容標準 （1）會用運動合成與分解的方法分析拋體運動。 例1 分別以物體在水平方向和豎直方向的位移為橫坐標和縱坐標，描繪做拋體運動的物體的軌跡。 （2）會描述勻速圓周運動。知道向心加速度。 （3）能用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力。分析生活和生產中的離心現象。例2 估測自行車拐彎時受到的向心力。 （4）關注拋體運動和圓周運動的規律與日常生活的聯系。 2活動建議 （1）通過查找資料，對比實際彈道的形狀與拋物線的差異，嘗試做出解釋。 （2）調查公路拐彎處的傾斜情況或鐵路拐彎處兩條鐵軌的高度差異。二、教學要求1.

2、對課標解讀“（二）拋體運動與圓周運動”（1）會用運動合成與分解的方法分析拋體運動。（2）會描述勻速圓周運動。知道向心加速度。（3）能用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力。分析生活和生產中的離心現象。（4）關注拋體運動和圓周運動的規律與日常生活的聯系。2. 教學要求及建議節教學要求教學建議基本要求發展要求1圓周運動1知道勻速圓周運動的概念，知道勻速圓周運動是變速運動。2知道線速度、角速度和周期的物理意義及其定義式，知道勻速圓周運動的線速度和角速度的特點。3掌握線速度、角速度和周期的關系式，會用它進行簡單計算。知道線速度和角速度的關系式在非勻速圓周運動中也成立。1本章的重點是勻速圓周運動的概念及

3、規律，難點是向心力的來源和應用牛頓運動定律分析和解決有關圓周運動的實際問題。2在角速度概念的教學中，對角速度方向的確定不作要求。3通過一些實例分析，了解圓周運動與一般曲線運動的關系。4教學時，了解利用速度合成求向心加速度的思維方法，向心加速度的公式a =v2/r可以直接給出。5關于向心力的定量計算，只限于向心力等于合外力的情況。6教學時，應結合實例引導學生學習向心力來源的分析方法。2勻速圓周運動的向心力和向心加速度1知道向心力是根據力的效果來命名，理解向心力概念。2通過實驗，體驗向心力的方向，理解向心力的概念。3通過探究向心力的大小與質量、角速度和半徑之間的關系，理解向心力公式，并能用向心力公

4、式進行簡單計算。4知道向心加速度概念及其公式，能用向心加速度的公式進行簡單計算。 知道向心力公式和向心加速度公式也適用于一般圓周運動。3圓周運動的實例分析1了解變速圓周運動和一般曲線運動的分析方法。2會用牛頓第二定律分析勻速圓周運動的向心力，能分析生活中圓周運動的向心力來源。3會用向心力和向心加速度的公式求解簡單的實際問題。4知道離心現象，能說出物體做離心運動的條件，并能分析生活和生產中的離心現象。能用牛頓運動定律定量分析求解豎直平面內做圓周運動的物體在最高位置和最低位置的動力學問題。三、新舊考綱對比內 容舊要求新要求考點說明復習要求的把握運動的合成與分解拋體運動勻速圓周運動、角速度、線速度、

5、向心加速度勻速圓周運動的向心力離心現象IIII斜拋運動只作定性要求增加“勻速圓周運動的向心力和離心現象”考點、注意另兩個考點要求的升、降。取消原有的“曲線運動中質點的速度的方向沿軌道的切線方向，且必具有加速度”考點。取消了“不要求會推導向心加速度的公式”的說明。對斜拋運動只要求定性了解，不必定量計算四、教材略五、教材編寫說明（一）教材特色1重視情景創設（1）以圖片創設情境（2）以問題創設情景（3）以活動創設情境（4）以導言創設情境2突出科學探究（1）實驗探究（2）理論探究3注重聯系實際（1）教學內容：引入課題的情景、研究問題的載體、 物理知識的應用。（2）習題選編： 聯系生活實際、聯系生產實際

6、、聯系科研實際。（3）課外拓展：課外閱覽 、問題討論 、物理在線實驗室。 4滲透人文精神：（1）關注物理學的發展歷史（2）關注物理學對經濟、社會發展的貢獻（3）關注國內、外科技發展現狀與趨勢（4）關注與物理學相關的熱點問題。5方便自主學習：（1）教材呈現形式靈活： “實驗探究”、 “理論探究”、 “觀察思考”、 “討論交流”、 “活動”。（2）課文旁注畫龍點睛：名詞解釋、點睛之筆、經典介紹、總結性語言、對正文的補充說明、啟發式的提問。（3）課后作業分層要求：常規的書面作業外，還有課外閱覽、動手實驗、資料搜索、社會實踐等。（4）章末復習及時到位：（二）修訂說明1.降低了部分章節的教學要求（1）將

7、部分章節的內容由必修改為了選修：“斜拋運動”、“了解相對論”、“初識量子論”。（2）將正文中的部分內容移至了“發展空間”。2對部分教學內容作了適當調整（1）調整了部分知識的呈現順序：先講“向心力”，后講“向心加速度”、 先講“勢能”，后講“動能 動能定理”、 “能量守恒定律”移至“能源的開發與利用”內、 先介紹“預言彗星回歸”，后介紹“預言未知天體”。（2）調整了部分章節的教學內容：“運動的合成與分解”一節中的“活動”，由對小船渡河的討論改為“運動的合成實驗”。在講圓周運動的向心力時，用J2130向心力演示儀進行研究。 “圓周運動的實例分析”改為“汽車過拱形橋、旋轉秋千、火車轉彎、離心運動”。

8、萬有引力定律的應用”一節，將正文估測太陽平均密度的內容改成了估測地球的平均密度。3增刪了部分文字、圖片和習題（1）增刪文字， 刪去：“運動的合成與分解” “發展空間”討論自行車氣門芯的運動， “平拋運動” “發展空間”原有“用碎紙片估測出原子彈爆炸威力的科學家”， “圓周運動” 對線速度方向的“實驗探究”； 增加：“機械能守恒定律” “學生實驗：驗證機械能守恒定律” 。（2）增刪圖片，刪去：人物卡通畫 , 曲線運動速滑運動員圖片 ,“運動的合成與分解” 機械地震儀示意圖；增加: “人造衛星 宇宙飛船”“中國國家航天計劃示意圖”. （3）增刪習題, 刪去了難度較大的習題或重復的習題；增加了部分習

9、題，主要是章節調整后為彌補部分練習題量不足而設置，有的則是為加強重點內容而設置。六、自編教輔資料第三節 圓周運動的實例分析第四節 圓周運動與人類文明（選學）一、汽車過拱形橋1向心力來源(最高點和最低點)：汽車做圓周運動，_和橋面的_的合力提供向心力2動力學關系 231 232(1)如圖231所示，汽車在凸形橋的最高點時，滿足的關系為_=，_，由牛頓第三定律可知汽車對橋面的壓力大小等于支持力，因此汽車在凸形橋上運動時，對橋的壓力_重力當時，其壓力為零(2)如圖232所示，汽車經過凹形橋的最低點時，滿足的關系式為_，_，汽車對橋的壓力大小.汽車過凹形橋時，對橋的壓力_重力233二、“旋轉秋千”“旋

10、轉秋千”運動可簡化為圓錐擺模型，如圖233所示1向心力來源：物體做勻速圓周運動的向心力是由物體所受的重力和懸線對它的_的合力提供2動力學關系_，又_則_，周期_，所以_，由此可知，角度與角速度和繩長有關，在繩長確定的情況下，角速度_，越大三、火車轉彎1火車在彎道上的運動特點：火車車輪上突出的輪緣在鐵軌上起到_的作用，如果火車在水平路基上轉彎，_對輪緣的彈力就是火車轉彎的向心力，輪緣與外軌間的作用力_，鐵軌與輪緣極易受損，故實際在轉彎處，火車的外軌_內軌2向心力的來源內外軌高度差：依據_和_，適當選擇內外軌的高度差，使轉彎時所需的向心力幾乎完全由_和_的合力來提供四、離心運動1定義：物體沿圓周運

11、動的切線方向飛出或做逐漸_而去的運動2原因：合外力提供圓周運動的向心力_或不足，不存在受“離心力”的作用3離心機械：利用_運動的機械思考感悟在近地軌道上，各國發射了很多的航天器，如衛星、空間站、各種探測器，還隨時發射宇宙飛船、航天飛機，假設這些航天器都做勻速圓周運動設想地球的引力突然消失，它們將怎樣運動？提示：這些航天器在引力作用下做勻速圓周運動，若引力突然消失，它們將沿該時刻的速度方向做勻速直線運動，即沿切線方向飛出234一、對火車轉彎問題的理解1. 彎道的特點在實際的火車轉彎處，外軌高于內軌，若火車轉彎所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供，即，如圖234所示，則.其中為彎道半徑，為軌道

12、所在平面與水平面的夾角，為轉彎處的規定速度2明確圓周平面雖然外軌高于內軌，但整個外軌是等高的，整個內軌是等高的因而火車在行駛的過程中，重心的高度不變，即火車重心的軌跡在同一水平面內故火車的圓周平面是水平面，而不是斜面即火車的向心加速度和向心力均是沿水平面而指向圓心3速度與軌道壓力的關系(1)當火車行駛速度等于規定速度時，所需向心力僅由重力和彈力的合力提供，此時內外軌道對火車無擠壓作用(2)當火車行駛速度與規定速度不相等時，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：當火車行駛速度時，外軌道對輪緣有側壓力當火車行駛速度時，內軌道對輪緣有側壓力特別提

13、醒：汽車、摩托車賽道拐彎處，高速公路轉彎處設計成外高內低，也是盡量使車受到的重力和支持力的合力提供向心力，以減小車輪受到地面施加的側向擠壓二、對離心運動的理解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趨勢，之所以沒有飛出去，是因為受到向心力作用的緣故從某種意義上說，向心力的作用是不斷地把物體從圓周運動的切線方向拉到圓周上來一旦作為向心力的合外力突然消失，物體就會沿切線方向飛出去2物體做離心運動的條件：做圓周運動的物體，一旦提供向心力的外力突然消失，或者合外力不能提供足夠的向心力時，物體做遠離圓心的運動，即離心

14、運動2-3-53離心運動的受力特點：物體做離心運動并不是物體受到離心力作用，而是由于合外力不能提供足夠的向心力所謂“離心力”也是由效果命名的，實際并不存在4合外力與向心力的關系(如圖235)(1)若或，物體做勻速圓周運動，即“提供”滿足“需要”(2)若或，物體做半徑變小的近心運動，即“提供過度”，也就是“提供”大于“需要”(3)若或，則外力不足以將物體拉回到原軌道上，而做離心運動，即“需要”大于“提供”或“提供不足”(4)若，則物體做直線運動特別提醒：(1)離心運動并不是受“離心力”的作用產生的運動(2)離心運動并不是沿半徑方向向外遠離圓心的運動三、豎直面內的圓周運動1輕繩模型236如圖236

15、所示，細繩系的小球或在軌道內側運動的小球，在最高點時的臨界狀態為只受重力，則，則.在最高點時：(1) 時，拉力或壓力為零(2) 時，物體受向下的拉力或壓力(3) 時，物體不能達到最高點即繩類的臨界速度為.2輕桿模型237如圖237所示，在細輕桿上固定的小球或在管形軌道內運動的小球，由于桿和管能對小球產生向上的支持力，所以小球能在豎直平面內做圓周運動的條件是在最高點的速度大于或等于零，小球的受力情況為：(1) 時，小球受向上的支持力Nmg.(2) 時，小球受向上的支持力0<N<mg.(3) 時，小球除受重力之外不受其他力(4) 時，小球受向下的拉力或壓力，并且隨速度的增大而增大即桿類

16、的臨界速度為.特別提醒：對豎直平面內的圓周運動(1)要明確運動的模型，即繩或桿(2)由不同模型的臨界條件分析受力，找到向心力的來源類型一：汽車過橋問題分析238【例1】 如圖238所示，質量2.0×104 kg的汽車以不變的速率先后駛過凹形橋面和凸形橋面，兩橋面的圓弧半徑均為60 m，如果橋面承受的壓力不得超過3.0×105 N，則：(1)汽車允許的最大速率是多少？(2)若以所求速率行駛，汽車對橋面的最小壓力是多少？(g取10 m/s2)【思路點撥】汽車在拱橋上運動時，對凹形橋的壓力大于其重力，而對凸形橋則壓力小于重力由此可知，對凹形橋則存在一個允許最大速率，對凸形橋則有最

17、小壓力可根據圓周運動知識，在最低點和最高點列方程求解【精講精析】汽車駛至凹面的底部時，合力向上，此時車對橋面壓力最大；汽車駛至凸面的頂部時，合力向下，此時車對橋面的壓力最小(1)汽車在凹形橋面的底部時，由牛頓第三定律可知，橋面對汽車的支持力3.0×105 N，根據牛頓第二定律即，故汽車在凸形橋最高點上不會脫離橋面，所以最大速率為.(2)汽車在凸形橋面的頂部時，由牛頓第二定律得：，則由牛頓第三定律得，在凸形橋面頂部汽車對橋面的壓力為.【答案】(1) (2) 【方法總結】(1)過凹形橋最低點時，汽車的加速度方向豎直向上，處于超重狀態，為使對橋壓力不超出最大承受力，汽車有最大行駛速度限制(

18、2)應用牛頓第二定律列方程時，應取加速度方向為正方向(3)汽車對橋的壓力與橋對汽車的支持力是作用力與反作用力【變式訓練1】當汽車通過橋面粗糙的拱形橋頂點的速度為時，車對橋頂的壓力為車重的，如果要使汽車行駛至該橋頂時不受摩擦力作用，則汽車通過橋頂的速度應為()A25 m/sB20 m/sC15 m/s D30 m/s題型二：火車轉彎問題分析【例2】有一列重為100 t的火車，以72 km/h的速率勻速通過一個內外軌一樣高的彎道，軌道半徑為400 m(g取 )(1)試計算鐵軌受到的側壓力；(2)若要使火車以此速率通過彎道，且使鐵軌受到的側壓力為零，我們可以適當傾斜路基，試計算路基傾斜角度的正切值【

19、思路點撥】(1)問中，外軌對輪緣的側壓力提供火車轉彎所需要的向心力；(2)問中，重力和鐵軌對火車的支持力的合力提供火車轉彎的向心力239【精講精析】(1)外軌對輪緣的側壓力提供火車轉彎所需要的向心力，所以有.由牛頓第三定律可知鐵軌受到的側壓力大小等于.(2)火車過彎道，重力和鐵軌對火車的彈力的合力正好提供向心力，如圖239所示，則由此可得.【答案】(1)(2)0.1【方法總結】解決這類題目首先要明確物體轉彎做的是圓周運動，其次要找準物體做圓周運動的平面及圓心，理解向心力的來源是物體所受的合力【變式訓練2】路基略傾斜，火車在拐彎時，對于向心力的分析，正確的是()A由于火車本身作用而產生了向心力B

20、主要是由于內外軌的高度差的作用，車身略有傾斜，車身所受重力的分力產生了向心力C火車在拐彎時的速率小于規定速率時，內軌將給火車側壓力，側壓力就是向心力D火車在拐彎時的速率大于規定速率時，外軌將給火車側壓力，側壓力作為火車拐彎時向心力的一部分題型三：離心運動問題分析2310【例3】如圖2310所示，高速公路轉彎處彎道圓半徑100 m，汽車輪胎與路面間的動摩擦因數0.23.若路面是水平的，問汽車轉彎時不發生徑向滑動(離心現象)所許可的最大速率為多大？當超過時，將會出現什么現象？()【思路點撥】明確向心力的來源和理解離心運動產生的原因是求解本題的關鍵【精講精析】在水平路面上轉彎，向心力只能由靜摩擦力提

21、供，設汽車質量為，最大靜摩擦力可近似看做與滑動摩擦力相等，則，則有，由，可得.當汽車的速度超過時，需要的向心力大于最大靜摩擦力，也就是說實際所受的摩擦力不足以維持汽車做圓周運動所需的向心力，汽車將做離心運動，嚴重的將會出現翻車事故【答案】汽車做離心運動或出現翻【變式訓練3】下列關于離心現象的說法正確的是()A當物體所受的離心力大于向心力時產生離心現象B做勻速圓周運動的物體，當它所受的一切力都消失時，它將做背離圓心的圓周運動C做勻速圓周運動的物體，當它所受的一切力都突然消失時，它將沿切線做直線運動D做勻速圓周運動的物體，當它所受的一切力都消失時，它將做曲線運動題型四：豎直面內的圓周運動2311【

22、例4】長0.5 m的輕桿，其一端連接著一個零件A，A的質量.現讓A在豎直平面內繞O點做勻速圓周運動，如圖2311所示在A通過最高點時，求下列兩種情況下A對桿的作用力：(1)A的速率為1 m/s；(2)A的速率為4 m/s.( )【精講精析】以A為研究對象，設其受到桿的拉力為F，則有.(1)代入數據，可得，即A受到桿的支持力為16 N根據牛頓第三定律可得A對桿的作用力為壓力16 N，方向豎直向下(2)代入數據，可得，即A受到桿的拉力為44 N根據牛頓第三定律可得A對桿的作用力為拉力44 N，方向豎直向上【答案】見精講精析【方法總結】A經過最高點時，桿對A的彈力必沿桿的方向，但它可以給A向下的拉力

23、，也可以給A向上的支持力在事先不易判斷該力是向上還是向下的情況下，可先采用假設法：例如先假設桿向下拉A，若求解結果為正值，說明假設方向正確；若求解結果為負值，說明實際的彈力方向與假設方向相反【變式訓練4】長的細繩拴著小水桶繞固定軸在豎直平面內轉動，桶中有質量的水()，求：(1)在最高點時，水不流出的最小速率是多少？(2)在最高點時，若速率，水對桶底的壓力為多大？一、選擇題1.若火車按規定速率轉彎時，內、外軌對車輪皆無側壓力，則火車以較小速率轉彎時( )A.僅內軌對車輪有側壓力B.僅外軌對車輪有側壓力C.內、外軌對車輪都有側壓力D.內、外軌對車輪均無側壓力2汽車在水平地面上轉彎時，地面的摩擦力達

24、到最大，當汽車速率增為原來的2倍時，則汽車拐彎的半徑必須（ ）A.減為原來的1/2倍 B.減為原來的1/4倍 C.增為原來的2倍 D.增為原來的4倍23123如圖2312所示，兩根長度相同的細繩，連接著相同的兩個小球，讓它們在光滑水平面內做勻速圓周運動，其中為圓心，兩段繩子在同一直線上，此時，兩段繩子受到的拉力之比為（ ） A11 B21 C32 D3123134. 一輛卡車在丘陵地勻速行駛,地形如圖2313所示，由于輪胎太舊，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段應是（ ）Aa處 Bb處 Cc處Dd處5一汽車通過拱形橋頂點時速度為10 m/s，車對橋頂的壓力為車重的，如果要使汽車在橋頂對橋面沒有壓力

25、，車速至少為（ ）A15 m/s B20 m/s C25 m/s D30 m/s6雜技演員在表演水流星節目時，盛水的杯子在豎直平面內做圓周運動，當杯子到最高點時，里面水也不流出來，這是因為 ( )A水處于失重狀態，不受重力的作用了 B水受平衡力作用，合力為零C水受的合力提供向心力，使水做圓周運動 D杯子特殊，杯底對水有吸力7一重球用細繩懸掛在勻速前進的車廂的天花板上，當車廂突然制動時，則（ ）A繩的拉力突然變小 B繩的拉力突然變大C繩的拉力沒有變化 D無法判斷拉力如何變化 2-3-148物體用線通過光滑的水平板上的小孔與砝碼相連，并且正在做勻速圓周運動，如圖2314所示，如果減小的質量，則物體的軌道半徑、角速度、線速度的大小變化情況是（ ）A不變，變小、變小 B增大，減小、不變C減