第2章 第3节 圆周运动的实例分析-【新课程学案】2026-2027学年高中物理必修第二册教师用书word（教科版）

第3节　圆周运动的实例分析

 

 

核心素养导学

 

一、汽车通过拱形桥

 

二、旋转秋千

 

1.模型处理：旋转秋千可以简化为圆锥摆模型。

2.分析方法

(1)重力、拉力的合力F合=mgtan α。 

(2)半径r=lsin α。 

(3)合外力提供向心力F合=mω2r。

(4)可以推导出cos α=。

 

三、火车转弯

1.火车车轮的结构特点：火车的车轮由水平的踏面和突出的轮缘组成。轮缘置于铁轨的内侧，其侧面与铁轨接触。

作用：轮缘有导向和防止脱轨的作用。

2.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，由于其质量巨大，因此需要很大的向心力。

3.向心力的来源

(1)若铁路弯道的内外轨一样高，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。

(2)转弯处的外轨略高于内轨，依据规定的行驶速度行驶，由重力和支持力的合力提供向心力。

四、离心运动

1.定义：做圆周运动的物体沿切线方向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力不足以提供所需的向心力。

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；离心机。

(2)防止：汽车在公路转弯处必须限速行驶；转动的砂轮、飞轮的转速不能太高。

　　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.某次演习中，一辆战车以恒定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处路面加速行驶时，对路面的压力大于战车的重力。 (×)

2.图甲是某主题公园中的苹果树飞椅，其示意图如图乙所示。钢绳一端系着座椅，另一端固定在上面的转盘上，转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度ω匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，质量相等的A、B座椅与竖直方向的夹角分别为θ、α，A、B恰好在同一水平面上，不计钢绳所受的重力。分析A、B所受的向心力大小之比为多少?

提示：以A为受力对象，受力分析如图所示，重力和拉力的合力提供向心力，