2018-2019學年高中物理 第五章 曲線運動 7 生活中的圓周運動學案 新人教版必修2.doc
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7 生活中的圓周運動 [學習目標] 1.會分析具體圓周運動問題中向心力的來源，能解決生活中的圓周運動問題.2.了解航天器中的失重現(xiàn)象及原因.3.了解離心運動及物體做離心運動的條件，知道離心運動的應用及危害. 一、鐵路的彎道 1.火車在彎道上的運動特點 火車在彎道上運動時做圓周運動，具有向心加速度，由于其質(zhì)量巨大，因此需要很大的向心力. 2.轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高的缺點 如果轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高，則由外軌對輪緣的彈力提供向心力，這樣鐵軌和車輪極易受損. 3.鐵路彎道的特點 (1)轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌. (2)鐵軌對火車的支持力不是豎直向上的，而是斜向彎道的內(nèi)側(cè). (3)鐵軌對火車的支持力與火車所受重力的合力指向軌道的圓心，它提供了火車以規(guī)定速度行駛時的向心力. 二、拱形橋 汽車過凸形橋 汽車過凹形橋 受力 分析 向心力 Fn＝mg－FN＝m Fn＝FN－mg＝m 對橋的壓力 FN′＝mg－m FN′＝mg＋m 結(jié)論 汽車對橋的壓力小于汽車的重力，而且汽車速度越大，對橋的壓力越小 汽車對橋的壓力大于汽車的重力，而且汽車速度越大，對橋的壓力越大 三、航天器中的失重現(xiàn)象 1.向心力分析：宇航員受到的地球引力與座艙對他的支持力的合力提供向心力，mg－FN＝m，所以FN＝mg－m. 2.完全失重狀態(tài)：當v＝時，座艙對宇航員的支持力FN＝0，宇航員處于完全失重狀態(tài). 四、離心運動 1.定義：做圓周運動的物體沿切線飛出或做逐漸遠離圓心的運動. 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.離心運動的應用和防止 (1)應用：離心干燥器；洗衣機的脫水筒；離心制管技術(shù). (2)防止：汽車在公路轉(zhuǎn)彎處必須限速行駛；轉(zhuǎn)動的砂輪、飛輪的轉(zhuǎn)速不能太高. 1.判斷下列說法的正誤. (1)鐵路的彎道處，內(nèi)軌高于外軌.( ) (2)汽車行駛至凸形橋頂部時，對橋面的壓力等于車重.( ) (3)汽車行駛至凹形橋底部時，對橋面的壓力大于車重.( √ ) (4)繞地球做勻速圓周運動的航天器中的宇航員處于完全失重狀態(tài)，故不再受重力.( ) (5)航天器中處于完全失重狀態(tài)的物體所受合力為零.( ) (6)做離心運動的物體可以沿半徑方向向外運動.( ) 2.飛機由俯沖轉(zhuǎn)為拉起的一段軌跡可看成一段圓弧，如圖1所示，飛機做俯沖拉起運動時，在最低點附近做半徑為r＝180m的圓周運動，如果飛行員質(zhì)量m＝70kg，飛機經(jīng)過最低點P時的速度v＝360 km/h，則這時飛行員對座椅的壓力大小約為________.(g取10 m/s2) 圖1 答案 4589N 解析 飛機經(jīng)過最低點時，v＝360km/h＝100 m/s. 對飛行員進行受力分析，飛行員在豎直面內(nèi)共受到重力mg和座椅的支持力FN兩個力的作用，根據(jù)牛頓第二定律得FN－mg＝m，所以FN＝mg＋m＝7010N＋70N≈4589N，由牛頓第三定律得，飛行員對座椅的壓力為4589N. 【考點】向心力公式的簡單應用 【題點】豎直面內(nèi)圓周運動中的動力學問題 一、火車轉(zhuǎn)彎問題 設(shè)火車轉(zhuǎn)彎時的運動為勻速圓周運動. (1)如果鐵路彎道的內(nèi)外軌一樣高，火車在轉(zhuǎn)彎時的向心力由什么力提供？會導致怎樣的后果？ (2)實際上在鐵路的彎道處外軌略高于內(nèi)軌，試從向心力的來源分析這樣做的優(yōu)點. (3)當軌道平面與水平面之間的夾角為α，轉(zhuǎn)彎半徑為R時，火車行駛速度多大軌道才不受擠壓？(重力加速度為g) (4)當火車行駛速度v>v0＝時，輪緣受哪個軌道的壓力？當火車行駛速度v下載提示(請認真閱讀)
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