曲线运动-圆周运动临界问题专题.doc

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1、圆周运动课程目标：1．知道如果一个力或几个力的合力的效果使物体产生向心加速度，这个力或这几个力的合力就是圆周运动的物体所受的向心力．会在具体问题中分析向心力的来源；2．能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例；3．知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度．基础导读探究：一、铁路的弯道1．火车转弯时的运动特点火车转弯时做的是______运动，因而具有向心加速度，需要_________．2．向心力的来源转弯处______略高于______，适当选

2、择内外轨的高度差，可使转弯时所需的向心力几乎完全由_____与_______的合力来提供．二、拱形桥汽车以速度v过半径R的凸形(或凹形)桥时受力如图所示，在最高点(或最低点)处，由_________________的合力提供向心力．1．在凸形桥上，速度越大，FN_________，向心力_______；2．在凹形桥上，速度越大，FN__________，向心力_______．三、航天器中的失重现象1．航天器中物体的向心力向心力由物体的重力G和航天器的支持力FN提供，即________＝m.2．当航天器做______运动时

3、，FN＝0，此时航天器及其内部物体均处于__________状态．四、离心运动1．定义：物体沿_____飞出或做逐渐___________的运动．2．原因：向心力突然_____或合外力___________________．考点剖析典例升华：知识点一火车转弯问题(1)火车车轮的结构特点：火车车轮有凸出的轮缘，且火车在轨道上运行时，有凸出轮缘的一边在两轨道的内侧，这种结构有助于固定火车运动的轨迹．(2)铁路的弯道①如果铁路弯道的内外轨一样高，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力就是火车转弯的向心力，

4、如图甲所示．但是火车的质量很大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间的相互作用太大，铁轨和车轮极易受损．②如果在弯道处使外轨略高于内轨(如图乙所示)，火车转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧，与重力的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力，减小了轮缘与外轨的挤压．(3)火车转弯时的规定速度如图丙所示，若火车内、外轨间的距离为L，两轨高度差为h，转弯半径为R，火车的质量为m.根据三角形边角关系知，sinθ＝，由图丙火车的受力情况：tanθ＝，当θ很小时，近似认为sinθ＝tanθ，即＝，所以

5、F合＝mg，由向心力公式知F合＝m，所以mg＝m，即v0＝.由于铁轨建成后，h、L、R各量是确定的，故火车轨弯时的车速应是一个定值，即规定速度．①当火车转弯时速度v＝v0时，轮缘对内、外轨均无侧向压力．②当火车转弯速度v>v0时，外轨道对轮缘有向里的侧压力．③当火车转弯速度v

6、8×105kg，规定火车通过这里的速度为30m/s，火车轨距l＝1.4m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，那么轨道应该垫的高度h为多少？(θ较小时tanθ＝sinθ，g取10m/s2)变式训练1　在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了(　　)A．减小火车轮子对外轨的挤压B．减小火车轮子对内轨的挤压C．使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需的向心力D．限制火车向外脱轨知识点二汽车过拱桥问题(1)汽车在过拱形桥时，受到的支持力是变力，因此，汽车受到的合力也是变力，且大小、方向均变化．(2)汽车

7、在拱形桥的最高点和最低点时，支持力和重力在同一竖直线上，故合力也在此竖直线上．①汽车过拱形桥的最高点时，汽车对桥的压力小于其重力．A．如右图所示，此时重力mg和支持力FN的合力提供汽车在该点的向心力．由牛顿第二定律得F＝mg－FN＝m，桥面对其支持力FN＝mg－m

8、汽车通过凹形桥的最低点时，汽车对桥面的压力大于自身重力．如图所示，重力mg和支持力FN的合力提供汽车在该点的向心力，由牛顿第二定律得F＝FN－mg＝m，桥面对其支持力FN＝mg＋m>mg.由牛顿第三定律知汽车对桥面的压力F′N＝FN＝mg＋m>mg，方向竖直向下．可见，此位置汽车对桥面的压力大于自身重力，且汽车行驶的