2019-2020学年高中物理必修2（通用版）（导学案+课后提升训练）第五章第9课时　生活中的圆周运动 (2份打包)

第9课时　生活中的圆周运动 学习指导,核心素养物理观念,科学思维1. 通过具体实例，能定性分析铁路弯道处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时对桥的压力．,√,√ 2. 通过阅读课本，查阅资料，了解航天器中的失重现象及其原因，知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用．,,√ 1. 做匀速圆周运动的物体所受合外力充当________；特点是大小________，方向总是指向________，为变力． 2. 如果铁路弯道处使外轨略________内轨时，如图1所示，铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道的________；火车以规定速度行驶时，铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向轨道的________，充当了________． 3. 汽车过拱形桥时的运动可以看作________运动，试在图2、图3中分别画出汽车的受力示意图；若拱形桥的半径为r、汽车的质量为m、汽车过桥时速度为v，则图2、图3中汽车对桥的压力分别为________、________． 　　图1 　　　图2 图3 　图4 4. 如图4所示，做圆周运动的物体，若F合＝mω2r，物体做________运动；当F合突然消失， 物体将沿________运动；当合力Fn不足以提供所需的向心力，即F合<mω2r时，物体将逐渐________圆心，这样的运动叫做离心运动． 5. 航天器中的失重现象：质量为m的航天员：航天员的重力和座舱对航天员的支持力提供向心力，满足关系：mg－FN＝时，FN＝0，即航天员处于完全失重状态． .当v＝ 6. 离心运动：做圆周运动的物体，提供向心力的外力突然消失或者合外力不能提供足够大的向心力，物体做远离圆心的运动． (1) 若Fn＝mrω2，即“提供”满足“需要”，物体做圆周运动． (2) 若Fn＞mrω2，即“提供”大于“需要”，物体做半径变小的近心运动． (3) 若Fn＜mrω2，即“提供”不足，物体做离心运动． 一、 圆周运动的实例分析 1. 凹形桥与拱形桥模型 ,概述,如图所示为凹形桥模型．当汽车通过凹形桥的最低点时，向心力F向＝FN－mg＝m＞mg，汽车处于超重状态 规律,桥对车的支持力FN＝mg＋m ,概述,如图所示为拱形桥模型．当汽车通过拱形桥的最高点时，向心力F向＝mg－FN＝m，则FN＝0，汽车将脱离桥面做平抛运动　　2. 火车转弯问题 ＜mg，汽车处于失重状态．若v＝规律,桥对车的支持力FN＝mg－m ,概述,如图所示，火车转弯轨道，外高内低．火车转弯时，设转弯半径为r，若F向＝mgtan θ＝m，火车车轮对内侧轨道有作用力 ，则火车车轮对外侧轨道有作用力，若v＜规律,当火车转弯时，若v＞，车轮与内、外侧轨道无作用力，即v＝ 例1　(2019·湖南株洲二中检测)世界一级方程式赛车锦标赛是在世界各地十多个封闭的环行线路上进行的，赛道中有许多弯道，如图所示，赛车在通过弯道时非常容易冲出赛道．设有甲、乙两个质量相同的赛车，以相同的速率通过同一水平弯道，甲车在内侧车道，乙车在外侧车道．下列说法正确的是(　　) A. 甲车受到沿半径方向的摩擦力比乙车的大 B. 甲、乙两车沿半径方向受到的摩擦力大小相等 C. 甲车受到沿半径方向的摩擦力比乙车的小 D. 赛车沿半径方向受到的摩擦力与轨道半径的大小无关 【思路分析】　汽车做匀速圆周运动，由指向圆心的静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律列方程分析两车沿半径方向受到的摩擦力的大小． 【解析】　汽车以相同的速率通过同一水平弯道，即做匀速圆周运动，由指向圆心的静摩擦力提供向心力，则根据牛顿第二定律有：f＝m，由于甲、乙赛车质量和速率相同，但是由于甲车在内侧车道，乙车在外侧车道，即r甲＜r乙，则f甲＞f乙，故选项A正确，BC错误；由上面分析可知，赛车沿半径方向受到的摩擦力与轨道半径的大小有关，故选项D错误． 【答案】　A 【点评】　本题考查应用牛顿第二定律处理生活中圆周运动的能力，对于圆周运动，分析向心力的来源是关键． 二、 离心运动 1. 离心运动的实质 离心运动实质是物体惯性的表现，做圆周运动的物体，总有沿着圆周切线方向飞出去的倾向，之所以没有飞出去，是因为受到向心力的作用，从某种意义上说，向心力的作用是不断地把物体从圆周运动的切线方向拉到圆周上来，一旦作为向心力的合外力突然消失或不足以提供向心力，物体就会发生离心运动． 2. 离心运动的特征 离心运动的运动学特征是物体逐渐远离圆心，动力学特征是合外力突然消失或不足以提供所需的向心力，值得注意的是做离心运动的物体是做半径越来越大的曲线运动或沿切线方向飞出去的运动，而不是沿半径方向飞出去． 例2　如图所示为研究离心现象的简易装置，将两个杆垂直地固定在竖直面内，在垂足O1和水平杆上的O2位置分别固定一力传感器