第6章 第4节 生活中的圆周运动（课件PPT）-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中物理必修第二册（人教版2019，浙江专用）

第4节　生活中的圆周运动 (赋能课—精细培优科学思维) 课标要求 层级达标 1.了解铁路和高速公路弯道处路面有一定倾斜度的原因。 2.了解生产生活中的离心现象及其产生的原因。 学考层级 1.了解生活中的各种圆周运动现象。 2.知道航天器中的失重现象。 3.知道离心运动产生的原因。 选考层级 1.能根据所学知识分析生活中的各种圆周运动现象。 2.会分析火车(汽车)转弯、汽车过凸形桥和凹形路面时的有关问题。 目 录 01 02 课前预知教材/落实主干基础 课堂精析重难/深度发掘知能 一、火车转弯 1．向心力来源：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．铁路弯道处的特点 (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_____。支持力与重力的合力指向_____。 课前预知教材/落实主干基础 外轨对轮缘的弹力 略高于 内侧 圆心 二、汽车过拱形桥 mg－FN FN－mg 结论 汽车对桥的压力小于汽车所受的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力_____ 汽车对凹形路面的压力大于汽车的重力，而且汽车速度越大，对凹形路面的压力______ 状态 失重状态 超重状态 越小 越大 续表 地球引力 支持力 mg－FN 四、离心运动 1．定义：物体沿切线方向飞出或做逐渐__________的运动。 2．条件：向心力突然消失或合力不足以提供所需的________。 3．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____________。 远离圆心 向心力 规定的速度 物体做离心运动不是物体受到离心力的作用，而是外力突然消失或外力不足以提供所需的向心力。 1．铁路弯道处的外轨与内轨的高度一样吗？火车的车轮设计有什么特点？ 提示：铁路弯道处的外轨与内轨高度不一样，外轨高、内轨低。火车的车轮设计有突出的轮缘，车轮的轮缘卡在铁轨之间。 [微情境·大道理] 2．某次演习中，一辆战车以大小不变的速度在起伏不平的路面上行进。 请对以下结论作出判断： (1)战车在B点和C点时，向心加速度方向都是竖直向上的。 ( ) (2)战车在B点时对路面的压力大于战车的重力。 ( ) (3)战车在C点时对路面的压力小于战车的重力。 ( ) (4)战车在C点时对路面的压力可能为零。 ( ) (5)战车在D处水平路面加速行驶时，对路面的压力大于战车的重力。( ) × √ √ √ × 3．物体放在水平桌面上，它会对桌面产生压力；如果航天器绕地球做匀速圆周运动，那么航天器中的物体会对航天器产生压力吗？ 提示：航天器中的物体不会对航天器产生压力。 4．如图所示，是一款滚筒洗衣机，其滚筒上有很多可以漏水的小孔，请思考洗衣机是如何将衣服甩干的？ 提示：当滚筒高速旋转时，衣服紧贴着筒壁随滚筒高速转动，衣服上的水滴的附着力不足以提供随滚筒转动的向心力时，水滴会做离心运动从滚筒的小孔中被甩出。 课堂精析重难/深度发掘知能 2．轨道侧压力分析 [典例]　某铁路转弯处的圆弧半径是300 m，铁轨的轨距是1 435 mm，火车通过这里的规定速度是72 km/h，重力加速度g取9.8 m/s2。 (1)求内外轨的高度差。 (2)保持内外轨的这个高度差，如果列车通过转弯处的速度大于或小于72 km/h，分别会发生什么现象？说明理由。 (2)①如果车速v>72 km/h，火车重力和轨道对火车的支持力的合力F将小于需要的向心力，所差的向心力需由外轨对轮缘的弹力来弥补。这样就出现外侧车轮的轮缘向外挤压外轨的现象。 ②如果车速v<72 km/h，火车重力和轨道对火车的支持力的合力F将大于需要的向心力，超出的则由内轨对内侧车轮轮缘的弹力来平衡，这样就出现内侧车轮的轮缘向里挤压内轨的现象。 [答案]　(1)0.195 m　(2)见解析 [变式拓展]　如果该弯道的内外轨一样高，火车质量为100 t，仍以规定速度72 km/h通过该弯道，其向心力来源是什么？向心力的大小是多少？会产生什么后果？ 会使火车外侧轮缘对外轨产生巨大的弹力，可能会使火车发生脱轨或翻车事故。 答案：外轨对轮缘的水平向内的侧向弹力　1.33×105 N　火车发生脱轨或翻车事故 /方法技巧/ 火车转弯问题的解题策略 (1)对火车转弯问题一定要搞清合力的方向，指向圆心方向的合外力提供火车做圆周运动的向心力，方向指向水平面内的圆心。 (2)弯道两轨在同一水平面上时，向心力由外轨对轮缘的挤压力提供。 (3)当外轨高于内轨时，向心力由火车的重力和铁轨的支持力以及内、外轨对