第六章 4.生活中的圆周运动-【金版新学案】2023-2024学年新教材高一物理必修第二册同步课堂高效讲义配套课件（人教版）

4.生活中的圆周运动 　　　　第六章 圆周运动 学科 知识 1.火车转弯问题 2.汽车过拱形桥问题 3.航天器中的失重现象 4.离心运动 学科 能力 1.根据所学知识分析生活中的各种圆周运动现象，体会模型建构的方法 2.知道航天器中的失重现象 3.观察生活中的离心现象，知道离心运动产生的原因，了解离心运动在生活中的应用和所带来的危害 学习目标 学科 素养 1.物理观念：能用圆周运动的知识解释离心运动和向心运动。 2.科学思维：能够将火车转弯、汽车过拱形桥等实际问题转化为圆周运动模型，并进行推理分析，得出结论 3.科学探究；通过分析火车转弯、汽车过拱形桥、离心运动等实际情境探究向心力的来源，获得数据，形成结论 4.科学态度与责任：能够将学到的圆周运动知识应用到道路设计、行车安全等日常生活中 学习目标 知识点二　汽车过拱形桥和航天器中的失重现象 知识点一　火车转弯 知识点三　离心运动 课时精练 随堂演练 内 容 索 引 知识点一　火车转弯 索引 如图所示，火车在铁轨上转弯可以看成是匀速圆周运动。 (1)火车以规定的速度转弯时，什么力提供向心力？ 提示：以规定的速度转弯时，重力和支持力的合力提供向心力。 (2)火车转弯时速度过大或过小，会对哪侧轨道有侧压力？ 提示：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。 情境导学 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，具有______加速度，由于其质量巨大，因此需要很大的________。 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，还可能使火车侧翻。 基础梳理 向心 向心力 外轨 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，而是斜向弯道的______。 (3)当火车以规定的速度行驶时，铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向轨道的_____，它提供了火车以规定速度行驶时所需的_______。 外轨 内轨 内侧 圆心 向心力 1．火车转弯可以简化为水平面上的圆周运动。(　　) 2．火车转弯处的轨道内轨要高于外轨。(　　) 3．火车转弯时的向心力一定是重力与铁轨支持力的合力提供的。(　　) 4．火车通过弯道时具有速度的限制。(　　) 判断正误 √ × × √ 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。 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 θ。 核心归纳 3．转弯规定速度：若火车或汽车转弯时只受重力和支持力作用，则mgtan θ＝ m，可得转弯规定速度v0＝ 。[R为弯道半径，θ为路轨平面(或路面)与水平面的夹角] 4．轨道压力与火车速度的关系 (1)当火车行驶速度v等于转弯规定速度v0时，所需向心力仅由重力和支持力的合力提供，此时火车对内、外轨道无挤压作用。 (2)当火车行驶速度v>v0时，外轨道对轮缘有侧压力。 (3)当火车行驶速度v<v0时，内轨道对轮缘有侧压力。 　　铁路在弯道处的内、外轨高度是不同的，已知内、外轨所在平面与水平面的夹角为θ，如图所示，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度等于 ，则 A．内轨对内侧车轮轮缘有挤压 B．外轨对外侧车轮轮缘有挤压 例1 √ 火车转弯时需要的向心力Fn＝ ＝mgtan θ，由受力分析可知，支持力与重力的合力正好等于向心力，故火车轮缘对内、外轨无挤压，选项A、B错误；由竖直方向受力平衡知mg＝FNcos θ，可知选项C正确，D错误。 方法技巧 火车转弯问题的解题策略 1．解答火车转弯问题时一定要搞清合力的方向。火车做圆周运动所需的向心力的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、外轨对轮缘的挤压力的合力提供，且与火车的速度大小有关。　 针对练1.(多选)如图所示，铁路转弯处外轨应略高于内轨，火车必须按规定的速度行驶，则转弯时 A．火车所需向心力沿水平方向指向弯道内侧 B．弯道半径越大，火车所需向心力越大 C．火车的速度若小于规定速度，火车轮缘对外轨挤压 D．火车若要提速行驶，弯道的坡度应适当增大 √ √ 火车转弯做匀速圆周运动，合力指向圆心，受力分析如图所示，由向心力公式Fn＝F合＝m ＝mgtan θ。因此，m、v一定时，r越大，Fn越小；若v小于规定速度，火车轮缘对内轨挤压；当m、r一定时，若要增大v，必须