生活中的圓周運動+高一物理人教版（2019）必修二

6.4生活中的圓周運動思考與討論：

在鐵路彎道處，稍微留意一下，就能發(fā)現(xiàn)內(nèi)、外軌道的高度略有不同。你能解釋其中的原因嗎？火車轉(zhuǎn)彎脫軌的原因是什么？超速嚴禁超速火車為什么會發(fā)生脫軌事故呢？一、火車轉(zhuǎn)彎1.車輪構(gòu)造：輪緣輪緣GN.F外軌內(nèi)軌思考1：火車轉(zhuǎn)彎時可看做勻速圓周運動，如果火車內(nèi)外軌道一樣高。火車受哪些力？誰充當向心力？靠這種辦法得到的向心力缺點是什么？一、火車轉(zhuǎn)彎2.原因分析：外軌內(nèi)軌F輪緣GFnNθθr思考2：如果火車外軌道比內(nèi)軌道高?；疖嚳梢圆皇苘壍纻?cè)向的彈力F嗎？思考3：若不受側(cè)向軌道的彈力，誰充當向心力?合力在水平向右還是沿斜面向下？一、火車轉(zhuǎn)彎一、火車轉(zhuǎn)彎3.臨界速度：FNmgr火車轉(zhuǎn)彎的速度和什么有關(guān)系？火車的質(zhì)量m？彎道的半徑？彎道的傾角？受力分析求解火車轉(zhuǎn)彎的向心力表達式分類

受

力

分

析

圖

分析結(jié)果<內(nèi)外軌對火車均無側(cè)向壓力外軌道對火車有側(cè)向壓力內(nèi)軌道對火車有側(cè)向壓力思考與討論：

高速公路轉(zhuǎn)彎處和場地自行車比賽的賽道，路面往往有一定的傾斜度，說說這樣設(shè)計的原因。1.水平路面轉(zhuǎn)彎(1)向心力：自行車側(cè)向所受的靜摩擦力。(2)臨界速度：FNmgFf2.外高內(nèi)低路面轉(zhuǎn)彎(1)向心力：重力和支持力的合力。(2)臨界速度：NFnmgθ為賽道斜面與水平面的夾角請看下圖，試著定性分析汽車以最高速度轉(zhuǎn)彎時的受力情況rmgFNFfθθθ思考與討論：公路上的拱形橋是常見的，為什么拱形橋比凹形橋更普遍呢？二、汽車過拱形橋凹形橋拱形橋觀看實驗視頻，你能解釋視頻中的實驗現(xiàn)象嗎？汽車過拱形橋時的運動也可以看作圓周運動。質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度v前進，設(shè)橋面的圓弧半徑為

r，分析汽車通過橋的最高點時對橋的壓力。Or橋?qū)嚨闹С至Γ很噷虻膲毫Γ河纱丝傻?，汽車對橋的壓力FN′小于汽車所受的重力G，而且汽車的速度越大，汽車對橋的壓力越小。二、汽車過拱形橋拱形橋面汽車過拱形橋時的運動也可以看作圓周運動。質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度v前進，設(shè)橋面的圓弧半徑為

r，分析汽車通過橋的最高點時對橋的壓力。Or當橋?qū)嚨闹С至N剛好等于零時，即此時車剛剛離開橋面，有：二、汽車過拱形橋此后車離開橋面，做平拋運動，直至落回水平地面。拱形橋面二、汽車過拱形橋拱形橋面地球可以看作一個巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑R（約為6400km）。地面上有一輛汽車在行駛，所受重力G＝mg，地面對它的支持力是FN

。根據(jù)上面的分析，汽車速度越大，地面對它的支持力就越小。rOFNG橋?qū)嚨闹С至Γ很噷虻膲毫Γ憾?、汽車過拱形橋拱形橋面rOFNG橋?qū)嚨闹С至Γ簳粫霈F(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度時，地面對車的支持力是0？這時駕駛員與座椅之間的壓力是多少？駕駛員軀體各部分之間的壓力是多少？他這時有什么感覺？車對橋的壓力：公路在通過小型水庫泄洪閘的下游時常常要修建凹形路面，也叫“過水路面”。汽車通過凹形路面的最低點時，車對地面的壓力比汽車所受的重力大些還是小些？Or二、汽車過凹形地面凹形路面故汽車通過凹形路面的最低點時，車對地面的壓力比汽車所受的重力要大一些。三、航天器中的失重現(xiàn)象

有人把航天器失重的原因說成是它離地球太遠，從而擺脫了地球引力，這種說法對嗎？

這種說法是錯誤的，正是由于地球引力的存在，才使航天器連同其中的人和物體繞地球做圓周運動。思考與討論：如果地球?qū)教炱鞯囊ν蝗幌?，那么航天器將做什么運動？四、離心運動1.離心運動：做圓周運動的物體，在提供的向心力突然消失，或者不足以提供圓周運動所需的向心力的情況下，就做逐漸遠離圓心的運動。四、離心運動2.生活中的離心現(xiàn)象花式擺盤3.物體作圓周運動的條件F=若“提供”≠“需要”？“提供”=“需要”四、離心運動4.物體作離心運動的條件：F提供<F需要F提供=F需要F提供=0

F提供

＜F需要

F提供＞F需要

圓周近心切線