5.7 生活中的圆周运动（课件）-2018版步步高学案导学与随堂笔记物理（人教版必修2）

第五章　 7　生活中的圆周运动 学习 目标 1.能定性分析火车外轨比内轨高的原因，能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题. 2.知道航天器中的失重现象的本质. 3.知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的应用和防止. 考试 要求 必考 c 内容索引 Ⅰ自主预习梳理 Ⅱ 重点知识探究 Ⅲ 当堂达标检测 自主预习梳理 Ⅰ 1.运动特点：火车在弯道上运动时可看做圆周运动，因而具有_______ ，由于其质量巨大，需要很 的向心力. 2.轨道设计：转弯处外轨略 (选填“高”或“低”)于内轨，火车转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向是 ，它与重力的合力指向 . 若火车以规定的速度行驶，转弯时所需的向心力几乎完全由_________ 来提供. 一、铁路的弯道 向心加 速度 大 斜向弯道内侧 圆心 支持力和 重力的合力 高   汽车过凸形桥 汽车过凹形桥 受力 分析 向心力 Fn＝ ＝ Fn＝ ＝ 对桥的压力 FN′＝___________ FN′＝____________ 二、拱形桥 mg－FN FN－mg 结论 汽车对桥的压力小于汽车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力______ 汽车对桥的压力大于汽车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力______ 越小 越大 1.向心力分析：宇航员受到的地球引力与座舱对他的支持力的合力为 他提供向心力， ＝ ，所以FN＝ . 2.完全失重状态：当v＝ 时，座舱对宇航员的支持力FN＝0，宇航员处于 状态. 三、航天器中的失重现象 mg－FN 完全失重 1.定义：做圆周运动的物体沿切线飞出或做 圆心的运动. 2.原因：向心力突然 或合外力不足以提供 . 3.应用：洗衣机的 ，制作无缝钢管、水泥管道、水泥电线杆等. 四、离心运动 逐渐远离 所需的向心力 脱水筒 消失 1.判断下列说法的正误. (1)铁路的弯道处，内轨高于外轨.( ) (2)汽车行驶至凸形桥顶部时，对桥面的压力等于车重.( ) (3)汽车行驶至凹形桥底部时，对桥面的压力大于车重.( ) (4)绕地球做匀速圆周运动的航天器中的宇航员处于完全失重状态，故不再具有重力.( ) (5)航天器中处于完全失重状态的物体所受合力为零.( ) (6)做离心运动的物体可以沿半径方向运动.( ) 即学即用 × × × × √ × 2.飞机由俯冲转为拉起的一段轨迹可看成一段圆弧，如图1所示，飞机做俯冲拉起运动时，在最低点附近做半径为r＝180 m的圆周运动，如果飞行员质量m＝70 kg，飞机经过最低点P时的速度v＝360 km/h，则这时飞行员对座椅的压力是________.(g取10 m/s2) 图1 解析 4 589 N 答案 解析　飞机经过最低点时，v＝360 km/h＝100 m/s. 对飞行员进行受力分析，飞行员在竖直面内共受到重力G和座椅的支持力FN两个力的作用，根据牛顿第二定律得 由牛顿第三定律得，飞行员对座椅的压力为4 589 N. Ⅱ 重点知识探究 一、火车转弯问题 导学探究 设火车转弯时的运动为匀速圆周运动. (1)如果铁路弯道的内外轨一样高，火车在转弯时的向心力由什么力提供？会导致怎样的后果？ 答案 答案　如果铁路弯道的内外轨一样高，火车在竖直方向所受重力与支持力平衡，其向心力由外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，对轮缘产生的弹力来提供(如图甲)；由于火车的质量太大，轮缘与外轨间的相互作用力太大，会使铁轨和车轮极易受损. (2)实际上在铁路的弯道处外轨略高于内轨，试从向心力的来源分析这样做有怎样的优点. 答案 答案　如果弯道处外轨略高于内轨，火车在转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧，它与重力G的合力指向圆心，为火车转弯提供一部分向心力(如图乙)，从而减轻轮缘与外轨的挤压. (3)当轨道平面与水平面之间的夹角为θ，转弯半径为R时，火车行驶速度多大轨道才不受挤压？(重力加速度为g) 答案 答案　火车受力如图丙所示，则 (4)当火车行驶速度v>v0＝ 时，轮缘受哪个轨道的压力？当火车行驶速度v<v0＝ 时呢？ 答案 答案　当火车行驶