（浙江专用）2018-2019学年高中物理第五章曲线运动7生活中的圆周运动学案新人教版必修2

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1、7生活中的圆周运动学习目标1.能定性分析火车外轨比内轨高的原因，能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题.2.知道航天器屮的失重现象的本质.3.知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的应用和防止.考试要求7与选考CC预习新知夯实基础一、铁路的弯道1.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，具有向心加速度,由于其质量巨大，因此需要很左的向心力.2.转弯处内外轨一样高的缺点如果转弯处内外轨一样高，则由处瓠对轮缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损.3.铁路弯道的特点(1)转弯处外轨略高于内轨.(2)铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是

2、斜向弯道的内侧.⑶铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向轨道的圆心，它提供了火车以规定速度行驶时的向心力.二、拱形桥汽车过拱形桥汽车过凹形桥受力分析mgFn1mg向心力VFw=mg—R=in~r21*F“=Flmg=ar对桥的压力2A=mg—nrj2F'=m~r结论汽车对桥的压力小于汽车的重力，而汽车对桥的压力大于汽车的重力，而且且汽车速度越大，对桥的压力越小汽车速度越大，对桥的圧力越大三、航天器中的失重现象1.向心力分析：宇航员受到的地球引力与座舱对他的支持力的合力提供向心力，mg—F=m—,亠r2.完全失重状态：当时，座舱对宇航员的支持力尺=0,宇

3、航员处于完全失重状态.四、离心运动1.泄义：做圆周运动的物体沿切线飞出或做逐渐远离圆心的运动.2.原因：向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力.3.离心运动的应用和防止(1)应用：离心干燥器；洗衣机的脫水筒;离心制管技术.(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.O即学即用1•判断下列说法的正误.(1)铁路的弯道处，内轨高于外轨.(X)(2)汽车行驶至拱形桥顶部时，对桥而的压力等于车重.(X)(3)汽车行驶至凹形桥底部时，对桥而的压力大于车重.(V)(4)绕地球做匀速圆周运动的航天器中的宇航员处于完全失重状态，故不再受重力.

4、(X)(5)航天器中处于完全失重状态的物体所受合力为零.(X)(6)做离心运动的物体可以沿半径方向向外运动.(X)2.飞机由俯冲转为拉起的一段轨迹可看成一段圆弧，如图1所示，飞机做俯冲拉起运动时，在最低点附近做半径为r=180in的圆周运动，如果飞行员质量/〃=70kg,飞机经过最低点"时的速度k=360km/h,则这时飞行员对座椅的压力大小约为.(g取10m/s2)答案4589N解析飞机经过最低点时，卩=360km/h=100m/s.对飞行员进行受力分析，飞行员在竖直面内共受到重力〃矽和座椅的支持力代两个力的作用,vv1002根据牛顿第二定律得氏一mg=吁,

5、所以尺=殆+石=70X10N+70X-j-^j-N^4589N,由牛顿第三定律得，飞行员对座椅的压力为4589N.【考点】向心力公式的简单应用【题点】竖直面内圆周运动中的动力学问题重点探究启迪思维探究重点一、火车转弯问题叵导学探究设火车转弯时的运动为匀速圆周运动.(1)如果铁路弯道的内外轨一样高，火车在转弯时的向心力由什么力提供？会导致怎样的后果？(2)实际上在铁路的弯道处外轨略高于内轨，试从向心力的来源分析这样做的优点.(3)当轨道平面与水平面之间的夹角为Q,转弯半径为斤时，火车行驶速度多大轨道才不受挤压？(重力加速度为g)(4)当火车行驶速度讥=如知a时，

6、轮缘受哪个轨道的压力？当火车行驶速度只旳=Vg肚an~~a吋呢？甲答案(1)如果铁路弯道的内外轨一样高，火车在竖直方向所受重力与支持力平衡，其向心力由外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，对轮缘产生的弹力来提供(如图甲)；由于火车的质量太大，轮缘与外轨间的相互作用力太大，会使铁轨和车轮极易受损.(2)如果弯道处外轨略高于内轨，火车在转弯时铁轨对火车的支持力尺的方向不再是竖直的,而是斜向弯道的内侧，它与重力G的合力指向圆心，为火车转弯提供一部分向心力(如图乙),从而减轻轮缘与外轨的挤压.2(3)火车受力如图丙所示，则尺=F=〃矽tana=鲁,所以u=y/g

7、肮ana.(2)当火车行驶速度v>vQ=y[g^r^时，重力和支持力的合力提供的向心力不足，此时外侧轨道对轮缘有向里的侧向压力；当火车行驶速度心=p0?tana时，重力和支持力的合力提供的向心力过大，此时内侧轨道对轮缘有向外的侧向压力.叵知迟深化L弯道的特点：在实际的火车转弯处，外轨高于内轨，若火车转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供，即〃矽tan0=碣，如图2所示，则旳=~,其屮斤为弯道半径，“为轨道平面与水平面间的夹角，旳为转弯处的规定速度.图22.速度与轨道压力的关系(1)当火车行驶速度卩等于规定速度旳时，所需向心力仅由重力和弹力的合力提供，此时

8、内外轨道对火车无挤压作用.(2)当火车