高中物理人教版必修2学案5.7《生活中的圆周运动》

第五章曲线运动第7节

生活中的圆周运动班级学姓成【习标（1）一加对心的识会实际题分向力来。（2）道么离现及体离运动条。【点点具问中心来的析及用心表式解实问。【课导】一、火车转弯问题1火车车轮与铁轨的构造是怎样的？2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。3实际中的铁路弯道是如何设计的？为什么要这样设计？4当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改造？内外轨的高度差h如何定？二、汽车过拱桥问题1汽车在拱桥上以速度v进，汽车的质量为桥面的圆弧半径为R，求汽车过桥的最高点时对桥面的压力？2延伸：如果汽车以速度过凹形桥，汽车的质量为桥面的圆弧半径为R，求汽车过桥的最低点时对桥面的压力？三、航天器中的失重现象1阅读教28页“考与讨论”中提出的问题情境，用学过的知识加以分析，画出受力分析图，尝试解答。2上面“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞行中。假设宇宙飞船质量为M它在地球表面附近绕地球作匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面的重力。此时飞船的速度为求座舱对宇航员的支持力？通过求解，你可以得出什么结论？3知识链接：几个重要的圆周运动模型①轻绳系一小球在竖直平面内做圆周运动，最高点的最小速度。②轻杆固定一小球在竖直平面内做圆周运动，最高点的最小速度。③小球沿竖直平面内光滑圆环的内侧做圆周运动，最高点的最小速度。

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④小球在竖直平面内的光滑管内做圆周运动，最高点的最小速度。四、离心运动：做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动呢？如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动呢？五：小结1转弯要选择内外轨适当的弯时所需的向心力完全由

和来提供，这样

就不受轮缘的挤压了。2汽车过桥：汽车过桥的最高点时对桥面的压力。过桥的最低点时对桥面的压力3离心运动：做匀速圆周运动的物体，在所受合力

提供圆周运动的所需的向心力的情况下，就做逐渐

的运动，这种运动称作为离心运动。离心运动的应用有哪些？危害又有哪些？【典分】例1铁路在转弯处外轨略高于内轨的原因是()A．减轻轮缘对外轨的挤压D．车无论以多大速度转弯，内外轨都不受轮缘挤压B．轻轮缘与内轨的挤压C．车按规定的速度转弯，外轨就不受轮缘的挤压例2一辆质量m0t的小轿车，驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面，重力加速度求：若桥面为凹形，汽车以的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大?若桥面为凸形，汽车以速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大?汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力。例3演员在做水流星表演时系着装有水的水桶直平面内做圆周运动的质量m＝0.5kg，绳长，求：（1最高点水不流出的最小速率；（2水在最高点速率＝3m/s，水对桶底的压力。例4下列哪些做法是为了防止离心运动产生的不良后果（）A．汽车拐弯时要限速B．转速很高的砂轮半径不能做得太大C在砂轮的外侧加一个防护罩D修筑铁路时，拐弯处轨道内高外低【课导】一、火车转弯问题1火车车轮与铁轨的构造是怎样的？火车的车轮上有突出的轮缘

2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。受到重力、支持力、外轨对轮缘的弹力；向心力由外轨对轮缘的弹力提供3实际中的铁路弯道是如何设计的？为什么要这样设计？实际中铁路的弯道是外轨略高于内轨。这样设计的目的是为了使支持力和重力的合力指向圆心，为火车转弯提供一部分或全部所需的向心力4当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改造？内外轨的高度差h如何定？火车提速后，所需要的向心力变大，应增加内外轨的高度差h。h根据由上图计算，具体过程略二、汽车过拱桥问题1汽车在拱桥上以速度v前，汽车的质量为m，面的圆弧半径为，求汽车过桥的最高点时对桥面的压力？Fmg

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22延伸：如果汽车以速度过凹形桥，汽车的质量为桥面的圆弧半径为R，求汽车过桥的最低点时对桥面的压力？Fmg

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2三、航天器中的失重现象1阅读教28页“考与讨论”中提出的问题情境，用学过的知识加以分析，画出受力分析图，尝试解答。速度达到一定程度时，地面对车的支持力为0.这时驾驶员与座椅之间的压力也是0，驾驶员躯体各部分之间的压力是0他这时可能又飘起来的感觉。2上面“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞行中。假设宇宙飞船质量为M它在地球表面附近绕地球作匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面的重力。此时飞船的速度为求座舱对宇航员的支持力？通过求解，你可以得出什么结论？

。试通过求解可得支持力为0速度达到3知识链接：几个重要的圆周运动模型

时宙飞船对航天员的支持力为天员处于完全失重状态。①轻绳系一小球在竖直平面内做圆周运动，最高点的最小速度。

②轻杆固定一小球在竖直平面内做圆周运动，最高点的最小速度。0③小球沿竖直平面内光滑圆环的内侧做圆周运动，最高点的最小速度。④小球在竖直平面内的光滑管内做圆周运动，最高点的最小速度。0

四、离心运动：做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动呢？如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动呢？一旦失去向心力，物体就沿切线方向飞出。如果合力不足以提供向心力，物体虽然不会沿切线飞出，但会逐渐远离圆心。

五：小结1火车转弯：转弯处要选择内外轨适当有一个高度差，使转弯时所需的向心力完全重力和支持力的合力来提供，这样铁轨就不受轮缘的挤压了。2汽车过桥：汽车过桥的最高点时对桥面的压力2mvFGR

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。过桥的最低点时对桥面的压力3离心运动：做匀速圆周运动的物体，在所受合足以提供圆周运动的所需的向心力的情况下，就做逐渐