内容正文:
第六章 圆周运动
物理·必修 第二册
菜 单
4 生活中的圆周运动
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[学业要求与核心素养]
1.会分析具体圆周运动问题中向心力的来源,能解决生活中的圆周运动问题。
2.了解航天器中的失重现象及原因。
3.了解离心运动及物体做离心运动的条件,知道离心运动的应用及危害。
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一、火车转弯
1.火车在弯道上的运动特点
火车在弯道上运动时做_________,因而具有向心加速度,由于其质量巨大,所以需要很大的_______。
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_____对轮缘的弹力提供向心力,这样铁轨和车轮极易受损。
圆周运动
向心力
外轨
自主预习·基础落实
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3.铁路弯道的特点
(1)转弯处_____略高于_____。
(2)铁轨对火车的支持力不是竖直向上的,而是斜向弯道_____。
(3)铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向轨道的_____,它提供了火车做圆周运动的______。
外轨
内轨
内侧
圆心
向心力
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二、汽车过拱形桥
1.向心力来源(最高点和最低点)
汽车做圆周运动,______和_______________的合力提供向心力。
重力
桥面的支持力
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mg-FN
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图6-4-1
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FN-mg
大于
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图6-4-2
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2.对航天员,由重力和座椅的支持力的合力提供向心力,满足的关系为________=,由此可得FN=0,航天员处于__________状态,对座椅________。
mg-FN
完全失重
无压力
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四、离心运动
1.定义
物体沿切线飞出或做逐渐__________的运动。
2.原因
向心力突然消失或合外力不足以提供所需________。
3.应用
洗衣机的______,制作_________、水泥管道、水泥电线杆等。
远离圆心
向心力
脱水筒
无缝钢管
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1.判断下列说法的正误。
(1)火车转弯时的向心力是车轨与车轮间的挤压提供的。( )
(2)火车通过弯道时具有速度的限制。( )
(3)汽车在拱形桥上行驶,速度较小时,对桥面的压力大于车重;速度较大时,对桥面的压力小于车重。( )
[自我诊断]
×
√
×
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(4)汽车过凹形桥底部时,对桥面的压力一定大于车重。( )
(5)绕地球做匀速圆周运动的航天器中的宇航员及所有物体均处于完全失重状态。( )
(6)航天器中处于完全失重状态的物体不受重力作用。( )
√
√
×
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2.(多选)关于火车转弯,下列说法中正确的是
A.轨道的弯道应是外轨略高于内轨
B.轨道的弯道应是内轨略高于外轨
C.按规定速率转弯内外轨对车轮均无侧向压力
D.按规定速率转弯内外轨对车轮均有侧向压力
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解析 在转弯过程中,要有力提供向心力,为了减小轨道对轮缘的压力作用,通常做得外轨高于内轨,选项A正确;同理选项C正确。故选A、C。
答案 AC
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[问题探究]
设火车转弯时的运动是匀速圆周运动:
(1)如图6-4-3所示,如果轨道是水平的,火车转弯时受到哪些力的作用?什么力提供向心力?
知识点一 火车转弯问题的分析
互动探究·素能培优
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图6-4-3
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(2)(1)中获得向心力的方法好不好?为什么?若不好,如何改进。
(3)当轨道平面与水平面之间的夹角为α,转弯半径为R时,火车行驶速度多大轨道才不受挤压?
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提示 (1)轨道水平时,火车受重力、支持力、轨道对轮缘的弹力、向后的摩擦力,向心力由轨道对轮缘的弹力来提