【世纪金榜】高中物理 5.7生活中的圆周运动（情境互动课型） 必修2

7生活中的圆周运动1仔细观察视频，思考飞机在转弯时机身为什么要发生倾斜？2仔细观察下面两幅图片，研究工程师们设计的公路弯道有什么特点？并思考为什么要这样设计？31.知道向心力是所有做圆周运动的物体所受的半径方向的合力。2.通过日常生活中的常见例子，学会分析具体问题中的向心力来源。3.能运用匀速圆周运动规律分析和处理生活中的具体实例。（重点）（难点）4一、铁路的弯道问题1：火车车轮与铁轨的构造是怎样的？轮缘5问题2：在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力作用？这几个力的关系如何？

6GFN外轨对轮缘的弹力提供向心力.F问题3：如果火车在水平弯道上转弯，试分析其受力情况及向心力的来源。此种方式的缺点是什么？如何解决这一问题？7当外轨略高于内轨时火车转弯时所需的向心力是由G和FN的合力提供。请分析火车受力情况并画出受力示意图hFL火车规定的行驶速度F=mgtanθ=FNG89若火车速度与设计速度不同会怎样?外侧内侧Fθ过大时：外侧轨道与轮之间有弹力过小时：内侧轨道与轮之间有弹力需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求FN′FN′FNmg10θ【对点训练1】火车以半径R=900m转弯,火车质量为8×105

kg,速度为30

m/s,火车轨距l=1.4m,要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力,轨道应该垫的高度h为多少?(θ较小时tanθ=sinθ)11FNmgFθh由力的关系得:由向心力公式得:由几何关系得:解析：=0.14m由于θ很小，所以tanθ≈sinθ互动探究：若某条铁路需要提高火车行驶速度，铁路弯道部分应怎么改造？12二、拱形桥仔细观察汽车通过拱桥时的受力情况，你能发现汽车受力的变化规律吗？131.分析汽车的受力情况GFN2.找圆心圆心O3.确定F合即Fn的方向Fn4.列方程注意公式中v用汽车过桥顶时的瞬时速度情形一：凸形桥Fn141.分析汽车的受力情况GFN2.找圆心圆心03.确定F合即Fn的方向Fn4.列方程注意公式中v用汽车过桥底时的瞬时速度情形二：凹形桥+Fn15比较三种桥面受力的情况FN=G16汽车对桥面的压力超重、失重状态最高点最低点失重超重规律总结17【对点训练2】一个质量为m的小球，用一长为R的轻质细绳的一端拴住，细绳的另一端固定，要使小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，小球通过最高点时的速度满足什么条件？解题关键：1.细线只能提供拉力不能提供支持力；2.小球做圆周运动，沿半径方向的合力提供向心力；3.在最高点，速度不同，细线的拉力会发生变化。18解析：小球到达最高的临界条件是：绳的拉力最小（F=0），重力提供向心力，则：能过最高点的条件：19三、航天器中的失重现象[思考与讨论]地球可以看做一个巨大的拱形桥。若汽车沿南北方向行驶，且不断加速。请思考：会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是0？此时汽车处于什么状态？驾驶员与座椅间的压力是多少？驾驶员躯体各部分间的压力是多少？驾驶员此时可能有什么感觉？20当航天员在太空中自身的重力提供做圆周运动的向心力时，航天员处于完全失重状态21四、离心运动221.定义：当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动。23离心抛掷离心脱水离心分离离心甩干2.离心运动的应用与防止,你知道哪些离心运动的应用？2425【对点训练3】细绳一端系一质量为M=0.6kg的物体A,静止在水转台上,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体B,M的中心距圆孔0.2m,已知M与转台平面间的最大静摩擦力是2N,现使此转台绕中心轴线转动,问ω在什么范围内B会处于静止状态？AB解题关键：1.A做圆周运动的向心力由什么力提供？2.B静止时，A做什么运动？3.A所受摩擦力是哪种摩擦力？A与转台间发生滑动的临界条件是什么？26解析：当A即将向圆心滑动时

F－ｆ=对于B，F=mg

………②………①①②联得当A即将背离圆心滑动时

F＋ｆ=………③

对于B，F=mg

………④③④联得271.火车转弯受力特点：由于外侧高于内侧，重力和支持力的合力提供向心力F=mgtanα=

mRv2v=gRtanα转弯限速取决于拐弯半径和斜面倾角282.汽车过拱桥重力G与支持力FN为汽车提供过拱桥的向心力则：若是凹形圆桥面若是凸形圆桥面则：291.（多选）一辆汽车匀速通过半径为R的凸形路面,关于汽车的受力情况,下列说法正确的是()A.汽车对路面的压力大小不变,总是等于汽车的重力B.汽车对路面的压力大小不断发生变化,总是小于汽车所受重力C.汽车的牵引力不发生变化D.汽车的牵引力逐渐变小BC302.（多选）宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完全失重状态，下列说法正确的是（）

A.宇航员仍受重力的作用B.宇航员受力平衡C.宇航员受的重力等于所需的向心力D.宇航员不受重力的作用AC313.如图所示，杂技演员在表演“水流星”，用长为1.6m轻绳的一端，系一个总质量为0.5kg的盛水容器，盛水容器以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，若“水流星”通过最高点的速度为4m/s，g取10m/s2，则下列说法正确的是（）A.“水流星”通过最高点时，有水从容器中流出B.“水流星”通过最高点时，绳的张力及容器的底部受到的压力均为零C.“水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用D.“水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为5NMNvORB324.如图所示，光滑圆盘中心有一个小孔，用细绳穿过小孔，两端各系一小球A、B，A、B等质量，盘上的小球A做半径为r=20cm的匀速圆周运动，要保持B球静止，A球的角速度多大？