第6章 4 生活中的圆周运动-【优化探究】2023-2024学年新教材高中物理必修第二册同步导学案配套PPT课件（人教版，单选）

4　生活中的圆周运动 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 学习目标要求 核心素养和关键能力 1.通过观察模型了解火车车轮的特点，会从动力学的角度分析向心力的来源。 2.能分析汽车过拱形桥和凹形路面的受力，从动力学角度分析两类模型问题。 3.能分析竖直面内圆周运动的超、失重现象。 4.了解离心现象及做离心运动的条件。 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。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 必备知识 自主学习 关键能力 合作探究 课堂检测 巩固演练 课时作业 素养提升 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 一 火车转弯 1．火车在弯道上的运动特点：火车转弯时，做________运动，具有________加速度，由于其质量巨大，所以需要很大的向心力。 圆周 向心 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 4 2．向心力来源 (1)内外轨等高的路面：由________对轮缘的弹力提供向心力，这样不仅铁轨和车轮极易受损，还可能使火车侧翻。 (2)内轨低外轨高的路面：内外轨有高度差，依据规定的行驶速度行驶，转弯时所需的向心力几乎完全由重力和________的合力提供。 外轨 支持力 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 二 汽车过拱形桥 mg－FN FN－mg 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 越小 越大 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 mg－FN 完全失重 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 四 离心运动 1．定义 物体做圆周运动时，一旦向心力________或________不足以提供所需的向心力，物体就沿切线方向飞出或做逐渐远离圆心的运动。 2．合力与向心力的关系对圆周运动的影响 (1)若F合＝mω2r，物体做__________运动； (2)若F合<mω2r，物体做______运动； 消失 合力 匀速圆周 离心 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 (3)若F合>mω2r，物体做________运动； (4)若F合＝0，物体沿________方向飞出。 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、离心制管技术等。 (2)防止：汽车在公路转弯处必须限速行驶、转动的砂轮(或飞轮)的转速不能太高。 近心 切线 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 火车转弯问题 　如图为火车车轮的构造及火车转弯时的情景，设火车转弯时的运动是匀速圆周运动。观察图片并思考： 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 (1)火车转弯处的铁轨有什么特点？ 提示：(1)火车转弯处外轨高于内轨。 (2)火车以规定速度转弯时哪些力提供向心力？ 提示：(2)重力和轨道的支持力的合力。 (3)火车转弯时速度过大或过小，会对哪侧轨道有侧压力？ 提示：(3)火车转弯时速度过大会对轨道外侧有压力，速度过小会对轨道内侧有压力。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 2．明确圆周平面 虽然外轨高于内轨，但整个外轨是等高的，整个内轨是等高的。因而火车在行驶的过程中，重心的高度不变，即火车重心的轨迹在同一水平面内，故火车的圆周平面是水平面，而不是斜面，即火车的向心加速度和向心力均是沿水平面而指向圆心。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 3．速度与轨道压力的关系 (1)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，此时内轨或外轨对火车无挤压作用。 (2)当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时，火车所需向心力不再仅由重力和支持力的合力提供，此时内轨或外轨对火车轮缘有挤压作用，具体情况如下： ①当火车行驶速度v>v0时，外轨道对轮缘有侧压力； 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 ②当火车行驶速度v<v0时，内轨道对轮缘有侧压力。 易错提醒 汽车、摩托车赛道拐弯处及高速公路转弯处设计成外高内低，也是尽量使车受到的重力和支持力的合力提供向心力，以减小车轮受到地面施加的侧向静摩擦力。 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 　 一段铁路转弯处，内外轨高度差为h＝10 cm，弯道半径为r＝625 m，轨距l＝1 435 mm，求这段弯道的设计速度v0是多大。讨论当火车速度大于或小于v0时内外轨所受的侧压力(g取10 m/s2)。 [思路点拨]　(1)当火车以设计速度行驶时，由重力和支持力的合力提供向心力。 (2)当行驶速度大于设计速度时，侧向挤压外轨；小于设计速度时，侧向挤压内轨。 [答案]　75 km/h　讨论见解析 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页 人教物理必修第二册 返回导航 下页 上页