第六章 4.生活中的圆周运动（课件PPT）- 【勤径学升·同步练测】2022-2023学年高一新教材物理必修第二册（人教版）

第六章　 圆周运动 4.生活中的圆周运动 学习目标 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。 1.科学思维：建立水平面内的转弯模型和竖直面内圆周运动模型分析实际问题。 2.关键能力：物理建模能力和分析推理能力。 4.生活中的圆周运动 [对应学生用书第39页] 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 　圆周运动　⁠，因而具有向心加速度，由于其质量巨大，所以需要很大的 　向心力　⁠。 圆周运动 向心力 4.生活中的圆周运动 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 　外轨　⁠对轮缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损。 外轨 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，而是斜向弯道 　内侧　⁠。 （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 　圆心　⁠，它提供了火车做圆周运动的 　向心力　⁠。 外轨 内轨 内侧 圆心 向心力 4.生活中的圆周运动 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， 　重力　⁠和 　桥面的支持力　⁠的合力提供向心力。 重力 桥面的支持力 4.生活中的圆周运动 2.动力学关系 （1）如图所示，汽车在凸形桥的最高点时，满足的关系为 　G－FN　⁠＝m，FN＝ 　G－m　　⁠，由牛顿第三定律可知汽车对桥面的压力大小等于支持力，因此汽车在凸形桥上运动时，对桥的压力 　小于　⁠重力。当v＝　小于 时，其压力为零。 G－FN G－m　 小于 4.生活中的圆周运动 （2）如图所示，汽车经过凹形桥的最低点时，满足的关系为 　FN－G　⁠＝m，FN＝ 　G＋m　　⁠，汽车对桥的压力大小FN'＝FN。因此汽车过凹形桥时，对桥的压力 　大于　⁠重力。 FN－G G＋m　 大于 4.生活中的圆周运动 三、航天器中的失重现象 航天器在近地轨道的运动 （1）对于航天器，重力提供向心力，满足的关系为 　mg＝m 　 ⁠，航天器的速度v＝。 （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 　mg－FN　⁠＝m，由此可得，当v＝时，FN＝0，航天员处于 　完全失重　⁠状态，对座椅 　无压力　⁠。 mg＝m mg－ FN 完全失重 无压力 4.生活中的圆周运动 四、离心运动 1.定义：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外力不足以提供所需 　向心力　⁠。 3.应用：洗衣机的 　脱水筒　⁠，制作 　无缝钢管　⁠、水泥管道、水泥电线杆等。 远离圆心 向心力 脱水筒 无缝钢管 4.生活中的圆周运动 1.判断下列说法的正误（正确的画“√”，错误的画“×”）。 （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。 （　×　） × √ × 4.生活中的圆周运动 （6）航天器中处于完全失重状态的物体不受重力作用。 （　×　） × （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。 （　√　） √ √ 4.生活中的圆周运动 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 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AC。 答案　AC 4.生活中的圆周运动 [对应学生用书第40页] 要点一　火车转弯问题的分析 　　2020年2月27日，埃及一列由亚历山大开往马特鲁的火车发生脱轨事故，造成24人受伤。火车因其载客量大、速度快等特点，一旦发生事故就会产生严重的后果。结合我们所学的向心力的知识，思考在火车转弯时，除了垫高外轨还有哪些措施可减少脱轨事故的发生？ 提示　降低过弯速度、增加弯道半径、禁止超载。 4.生活中的圆周运动 1.弯道的特点：弯道处外高内低，但火车或汽车在行驶过程中，重心高度不变，即重心轨迹在同一水平面内，向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心。 4.生活中的圆周运动 2.向心力的来源：车速合适时转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供，合力沿水平方向，大小F＝mgtan