6.4生活中的圆周运动-【帮课堂】2022-2023学年高一物理同步精品讲义（人教2019必修第二册 ）

第六章 圆周运动 第4课 生活中的圆周运动 目标导航 课程标准 核心素养 1.会分析火车转弯、汽车过拱形桥等实际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产生原因. 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、物理观念：离心运动。 2、科学思维：分析向心力的来源。 3、科学探究：探究分析航天器的失重现象。 4、科学态度与责任：关注我国的航天事业的发展和提升民族自感感。 知识精讲 知识点01 火车转弯 1．如果铁路弯道的内外轨一样高，火车转弯时，由 提供向心力． 2．铁路弯道的特点 (1)弯道处外轨 内轨． (2)火车转弯时铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道的内侧．支持力与重力的合力指向 ． 【即学即练1】如图所示，火车轨道转弯处外高内低，当火车行驶速度等于规定速度时，所需向心力仅由重力和轨道支持力的合力提供，此时火车对内、外轨道无侧向挤压作用．已知火车内、外轨之间的距离为1 435 mm，高度差为143.5 mm，转弯半径为400 m，由于内、外轨轨道平面的倾角θ很小，可近似认为sin θ＝tan θ，重力加速度g取10 m/s2，则在这种情况下，火车转弯时的规定速度为(　　) A．36 km/h B．54 km/h C．72 km/h D．98 km/h 知识点02 汽车过拱形桥 汽车过拱形桥 汽车过凹形路面 受力分析 向心力 Fn＝ ＝m Fn＝ ＝m 对桥(路面)的压力 FN′＝mg－m FN′＝mg＋m 结论 汽车对桥的压力 汽车的重力，而且汽车速度越大，汽车对桥的压力 汽车对路面的压力 汽车的重力，而且汽车速度越大，汽车对路面的压力 【即学即练2】公路在通过小型水库的泄洪闸的下游时，常常要修建凹形路面，也叫“过水路面”．如图所示，汽车通过凹形路面的最低点时(　　) A．汽车的加速度为零，受力平衡 B．汽车对路面的压力比汽车的重力大 C．汽车对路面的压力比汽车的重力小 D．汽车的速度越大，汽车对路面的压力越小 知识点03 航天器中的失重现象 1．向心力分析：航天员受到的地球引力与座舱对他的支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律得： ＝m，所以FN＝m(g－)． 2．完全失重状态：当v＝时座舱对航天员的支持力FN＝0，航天员处于 状态． 【即学即练3】下列行为可以在绕地球做匀速圆周运动的“天宫二号”舱内完成的有(　　) A．用台秤称量重物的质量 B．用水杯喝水 C．用沉淀法将水与沙子分离 D．给小球一个很小的初速度，小球就能在细绳拉力下在竖直面内做圆周运动 知识点04 离心运动 1．定义：做圆周运动的物体沿 方向飞出或做 圆心的运动． 2．原因：提供向心力的合力突然 或合力 ． 3．离心运动的应用和防止 (1)应用：离心干燥器；洗衣机的脱水筒；离心制管技术；分离血浆和红细胞的离心机． (2)防止：转动的砂轮、飞轮的转速不能太高；在公路弯道，车辆不允许超过 ． 【即学即练3】如图所示，光滑水平面上，小球m在拉力F作用下做匀速圆周运动．若小球运动到P点时，拉力F发生变化，关于小球运动情况的说法正确的是(　　) A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pb做离心运动 B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动 C．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做近心运动 D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动 能力拓展 考法01 火车转弯 1.铁路弯道的特点 铁路弯道处，外轨高于内轨，若火车按规定的速度v0行驶，转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供，即mgtan θ＝m，如图所示，则v0＝，其中R为弯道半径，θ为轨道平面与水平面间的夹角(θ很小的情况下，tan θ≈sin θ)． 2．当火车行驶速度v等于规定速度v0时，所需向心力仅由重力和支持力的合力提供，此时内外轨道对火车轮缘无挤压作用．当火车行驶速度v>v0时，外轨道对轮缘有侧压力．当火车行驶速度v<v0时，内轨道对轮缘有侧压力． 【典例1】有一列重为100 t的火车，以72 km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400 m．(g取10 m/s2) (1)试计算铁轨受到的侧压力大小； (2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的正切值． 考法02 汽车过拱形桥　航天器中的失重现象 1．汽车在拱形桥或凹形路面行驶时，可以看作匀速圆周运动 (1)汽车过拱形桥时，汽车对桥的压