生活中的圆周运动高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

生活中的圆周运动年级：高一学科：高中物理（人教版）F“供需"平衡物体做匀速圆周运动受力分析:提供物体做匀速圆周运动的力做匀速圆周运动所需求的向心力匀速圆周运动解题思路从“供”“需"两方面研究做圆周运动的物体TGF实例研究1——火车转弯2013年西班牙列车脱轨事故火车转弯多少速度是合理的呢？“本来速度应该是80km/h,我开到了190km/h”火车转弯限速火车车轮的构造突出的轮缘实例研究1——火车转弯NFNG外轨对轮缘的弹力内轨外轨①水平弯道（内外轨道一样高）缺点：由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的弹力很大，铁轨容易损坏、变形，火车侧翻。“供需”平衡实例研究1——火车转弯真实铁路转弯处：外轨高于内轨实例研究1——火车转弯实验模拟：“弹珠飞车”模型实例研究1——火车转弯实验模拟：“弹珠飞车”模型实例研究1——火车转弯向心力恰好由重力G和支持力FN的合力提供FN②外轨略高于内轨（倾斜轨道）θ“完美”的过弯实例研究1——火车转弯

所需向心力Fn=F“供需”平衡提供的力当v=v0时：②当v<v0时：轮缘不受侧向压力轮缘受到内轨向外的挤压力F内

>③

当v>v0时：轮缘受到外轨向内的挤压力<F外θ思考：汽车在水平路面上转弯时，向心力由什么力提供呢？思考：如果汽车的速度过大，会出现什么情况呢？有什么解决方法？解决方法：

把转弯处的道路修成外高内低。（再次供需平衡）FNFGGfFNFn=f =“供需”不平衡，所需向心力很大，摩擦力提供不足。高速转弯处自行车赛道思考：高速过弯道需要改变轨道。你是否能找到第二种方法，不改变轨道的前提下使火车既能提速过弯道又保证安全？

摆式列车在转弯时可以侧向摆动，可在弯曲路段高速驶过，无需减速。实例研究2——汽车过桥如果坐车驶过以下路段，你会有什么样的感受？FN’＞mg凹形桥由牛顿第三定律得超重“供需”平衡GFN拱形桥由牛顿第三定律得

失重FN’＜mgROROvGFN模型总结：汽车过两类桥最低点/最高点对桥的压力模型总结：汽车过两类桥最低点/最高点对桥的压力模型总结：汽车过两类桥最低点/最高点对桥的压力由牛顿第三定律得GFN拱形桥ROv

当FN'=0时，重力作为向心力.汽车接下来将做初速度水平，只受重力的平抛运动v2Rmg＝mv↑FN'↓思考：在拱形桥上速度可以无限大吗？如果有最大速度，最大是多少?如果把地球看成一个巨大的拱桥，速度大到一定程度时，会发生什么？

当FN'=0时，仅有重力作向心力.地面对车的支持力为0v2Rmg＝mv2RFN＝mg－m【情景研究】宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，假设它的线速度的大小为v，轨道半径近似等于地球半径R，航天员受到的地球引力近似等于他在地面测得的体重mg，求此时座舱对航天员的支持力是多少？v2Rmg－FN＝m当时，座舱对航天员的支持力FN＝0——航天员处于完全失重mg

FN

实例研究3——航天器中的失重现象实例研究3——航天器中的失重现象

失重并不是因为离地球太远，摆脱了地球引力。相反正由于地球引力存在，才使得航天员可能做环绕地球的圆周运动。思考：完全失重是不是摆脱了地球引力？v2Rmg＝m供需不平衡会怎样？FN

GFNvGFNv实例研究1——火车转弯实例研究2——汽车过桥实例研究3——航天器中的失重现象mg

FN

做圆周运动的物体，由于惯性，总有沿着切线方向飞出去的倾向。Ao模型讨论：绳拴小球在水平面上做匀速圆周运动时，小球所需向心力由形变的绳产生的弹力提供。若m、r、ω一定，向心力F=mω2r思考1：若突然松手，小球将怎样运动？思考2：若绳的拉力F小于它做圆周运动所需的向心力，小球将怎样运动沿着切线飞出虽然不会沿着切线飞去，也会逐渐远离圆心Ao4.离心运动

做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动就叫离心运动。供需关系运动情况F供=F需向F供=0F供<F需向F供>F需向圆周运动切线方向离心运动近心运动离心抛掷离心脱水离心分离离心甩干离心运动的应用离心运动的防止

高速转动的砂轮不能超过允许的最大转速，否则内部分子间相互作用力不足以提供所需向心力，离心运动使它们破裂

水平公路上行驶的汽车，如果转弯速度过大，所需向心力很大，大于最大静摩擦力，汽车将做离心运动而造成事故。所以汽车在弯道时不能超过规定的车速。

离心运动的防止例题：如图所示是摩托车比赛转弯时的情形,转弯处路面常是外高内低,摩托车转弯有一个最大安全速度,若超过此速度,摩托车将发生滑动.对于摩托车滑动的问题,下列论述正确的是(

)A.摩托车一直受到沿半径方向向内的向心力作用B.摩托车所受外力的合力小于所需的向心力C.摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去D.摩托车将沿其半径方向沿直线滑去B

课堂小结GF