高中物理人教版必修2學(xué)案5.7《生活中的圓周運(yùn)動》

第五章曲線運(yùn)動第7節(jié)

生活中的圓周運(yùn)動班級學(xué)姓成【習(xí)標(biāo)（1）一加對心的識會實際題分向力來。（2）道么離現(xiàn)及體離運(yùn)動條?！军c點具問中心來的析及用心表式解實問?！菊n導(dǎo)】一、火車轉(zhuǎn)彎問題1火車車輪與鐵軌的構(gòu)造是怎樣的？2如果火車在水平彎道上轉(zhuǎn)彎，試分析其受力情況及向心力的來源。3實際中的鐵路彎道是如何設(shè)計的？為什么要這樣設(shè)計？4當(dāng)火車提速后，如何對舊的鐵路彎道進(jìn)行改造？內(nèi)外軌的高度差h如何定？二、汽車過拱橋問題1汽車在拱橋上以速度v進(jìn)，汽車的質(zhì)量為橋面的圓弧半徑為R，求汽車過橋的最高點時對橋面的壓力？2延伸：如果汽車以速度過凹形橋，汽車的質(zhì)量為橋面的圓弧半徑為R，求汽車過橋的最低點時對橋面的壓力？三、航天器中的失重現(xiàn)象1閱讀教28頁“考與討論”中提出的問題情境，用學(xué)過的知識加以分析，畫出受力分析圖，嘗試解答。2上面“思考與討論”中描述的情景其實已經(jīng)實現(xiàn)，不過不是在汽車上，而是在航天飛行中。假設(shè)宇宙飛船質(zhì)量為M它在地球表面附近繞地球作勻速圓周運(yùn)動，其軌道半徑近似等于地球半徑，航天員質(zhì)量為m，宇宙飛船和航天員受到的地球引力近似等于他們在地面的重力。此時飛船的速度為求座艙對宇航員的支持力？通過求解，你可以得出什么結(jié)論？3知識鏈接：幾個重要的圓周運(yùn)動模型①輕繩系一小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，最高點的最小速度。②輕桿固定一小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，最高點的最小速度。③小球沿豎直平面內(nèi)光滑圓環(huán)的內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動，最高點的最小速度。

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④小球在豎直平面內(nèi)的光滑管內(nèi)做圓周運(yùn)動，最高點的最小速度。四、離心運(yùn)動：做圓周運(yùn)動的物體一旦失去向心力的作用，它會怎樣運(yùn)動呢？如果物體受的合力不足以提供向心力，它會怎樣運(yùn)動呢？五：小結(jié)1轉(zhuǎn)彎要選擇內(nèi)外軌適當(dāng)?shù)膹潟r所需的向心力完全由

和來提供，這樣

就不受輪緣的擠壓了。2汽車過橋：汽車過橋的最高點時對橋面的壓力。過橋的最低點時對橋面的壓力3離心運(yùn)動：做勻速圓周運(yùn)動的物體，在所受合力

提供圓周運(yùn)動的所需的向心力的情況下，就做逐漸

的運(yùn)動，這種運(yùn)動稱作為離心運(yùn)動。離心運(yùn)動的應(yīng)用有哪些？危害又有哪些？【典分】例1鐵路在轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌的原因是()A．減輕輪緣對外軌的擠壓D．車無論以多大速度轉(zhuǎn)彎，內(nèi)外軌都不受輪緣擠壓B．輕輪緣與內(nèi)軌的擠壓C．車按規(guī)定的速度轉(zhuǎn)彎，外軌就不受輪緣的擠壓例2一輛質(zhì)量m0t的小轎車，駛過半徑R=90m的一段圓弧形橋面，重力加速度求：若橋面為凹形，汽車以的速度通過橋面最低點時，對橋面壓力是多大?若橋面為凸形，汽車以速度通過橋面最高點時，對橋面壓力是多大?汽車以多大速度通過凸形橋面頂點時，對橋面剛好沒有壓力。例3演員在做水流星表演時系著裝有水的水桶直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動的質(zhì)量m＝0.5kg，繩長，求：（1最高點水不流出的最小速率；（2水在最高點速率＝3m/s，水對桶底的壓力。例4下列哪些做法是為了防止離心運(yùn)動產(chǎn)生的不良后果（）A．汽車拐彎時要限速B．轉(zhuǎn)速很高的砂輪半徑不能做得太大C在砂輪的外側(cè)加一個防護(hù)罩D修筑鐵路時，拐彎處軌道內(nèi)高外低【課導(dǎo)】一、火車轉(zhuǎn)彎問題1火車車輪與鐵軌的構(gòu)造是怎樣的？火車的車輪上有突出的輪緣

2如果火車在水平彎道上轉(zhuǎn)彎，試分析其受力情況及向心力的來源。受到重力、支持力、外軌對輪緣的彈力；向心力由外軌對輪緣的彈力提供3實際中的鐵路彎道是如何設(shè)計的？為什么要這樣設(shè)計？實際中鐵路的彎道是外軌略高于內(nèi)軌。這樣設(shè)計的目的是為了使支持力和重力的合力指向圓心，為火車轉(zhuǎn)彎提供一部分或全部所需的向心力4當(dāng)火車提速后，如何對舊的鐵路彎道進(jìn)行改造？內(nèi)外軌的高度差h如何定？火車提速后，所需要的向心力變大，應(yīng)增加內(nèi)外軌的高度差h。h根據(jù)由上圖計算，具體過程略二、汽車過拱橋問題1汽車在拱橋上以速度v前，汽車的質(zhì)量為m，面的圓弧半徑為，求汽車過橋的最高點時對橋面的壓力？Fmg

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22延伸：如果汽車以速度過凹形橋，汽車的質(zhì)量為橋面的圓弧半徑為R，求汽車過橋的最低點時對橋面的壓力？Fmg

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2三、航天器中的失重現(xiàn)象1閱讀教28頁“考與討論”中提出的問題情境，用學(xué)過的知識加以分析，畫出受力分析圖，嘗試解答。速度達(dá)到一定程度時，地面對車的支持力為0.這時駕駛員與座椅之間的壓力也是0，駕駛員軀體各部分之間的壓力是0他這時可能又飄起來的感覺。2上面“思考與討論”中描述的情景其實已經(jīng)實現(xiàn)，不過不是在汽車上，而是在航天飛行中。假設(shè)宇宙飛船質(zhì)量為M它在地球表面附近繞地球作勻速圓周運(yùn)動，其軌道半徑近似等于地球半徑，航天員質(zhì)量為m，宇宙飛船和航天員受到的地球引力近似等于他們在地面的重力。此時飛船的速度為求座艙對宇航員的支持力？通過求解，你可以得出什么結(jié)論？

。試通過求解可得支持力為0速度達(dá)到3知識鏈接：幾個重要的圓周運(yùn)動模型

時宙飛船對航天員的支持力為天員處于完全失重狀態(tài)。①輕繩系一小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，最高點的最小速度。

②輕桿固定一小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，最高點的最小速度。0③小球沿豎直平面內(nèi)光滑圓環(huán)的內(nèi)側(cè)做圓周運(yùn)動，最高點的最小速度。④小球在豎直平面內(nèi)的光滑管內(nèi)做圓周運(yùn)動，最高點的最小速度。0

四、離心運(yùn)動：做圓周運(yùn)動的物體一旦失去向心力的作用，它會怎樣運(yùn)動呢？如果物體受的合力不足以提供向心力，它會怎樣運(yùn)動呢？一旦失去向心力，物體就沿切線方向飛出。如果合力不足以提供向心力，物體雖然不會沿切線飛出，但會逐漸遠(yuǎn)離圓心。

五：小結(jié)1火車轉(zhuǎn)彎：轉(zhuǎn)彎處要選擇內(nèi)外軌適當(dāng)有一個高度差，使轉(zhuǎn)彎時所需的向心力完全重力和支持力的合力來提供，這樣鐵軌就不受輪緣的擠壓了。2汽車過橋：汽車過橋的最高點時對橋面的壓力2mvFGR

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。過橋的最低點時對橋面的壓力3離心運(yùn)動：做勻速圓周運(yùn)動的物體，在所受合足以提供圓周運(yùn)動的所需的向心力的情況下，就做逐漸