生活中的圆周运动+高一物理人教版（2019）必修二

6.4生活中的圆周运动思考与讨论：

在铁路弯道处，稍微留意一下，就能发现内、外轨道的高度略有不同。你能解释其中的原因吗？火车转弯脱轨的原因是什么？超速严禁超速火车为什么会发生脱轨事故呢？一、火车转弯1.车轮构造：轮缘轮缘GN.F外轨内轨思考1：火车转弯时可看做匀速圆周运动，如果火车内外轨道一样高。火车受哪些力？谁充当向心力？靠这种办法得到的向心力缺点是什么？一、火车转弯2.原因分析：外轨内轨F轮缘GFnNθθr思考2：如果火车外轨道比内轨道高。火车可以不受轨道侧向的弹力F吗？思考3：若不受侧向轨道的弹力，谁充当向心力?合力在水平向右还是沿斜面向下？一、火车转弯一、火车转弯3.临界速度：FNmgr火车转弯的速度和什么有关系？火车的质量m？弯道的半径？弯道的倾角？受力分析求解火车转弯的向心力表达式分类

受

力

分

析

图

分析结果<内外轨对火车均无侧向压力外轨道对火车有侧向压力内轨道对火车有侧向压力思考与讨论：

高速公路转弯处和场地自行车比赛的赛道，路面往往有一定的倾斜度，说说这样设计的原因。1.水平路面转弯(1)向心力：自行车侧向所受的静摩擦力。(2)临界速度：FNmgFf2.外高内低路面转弯(1)向心力：重力和支持力的合力。(2)临界速度：NFnmgθ为赛道斜面与水平面的夹角请看下图，试着定性分析汽车以最高速度转弯时的受力情况rmgFNFfθθθ思考与讨论：公路上的拱形桥是常见的，为什么拱形桥比凹形桥更普遍呢？二、汽车过拱形桥凹形桥拱形桥观看实验视频，你能解释视频中的实验现象吗？汽车过拱形桥时的运动也可以看作圆周运动。质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进，设桥面的圆弧半径为

r，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力。Or桥对车的支持力：车对桥的压力：由此可得，汽车对桥的压力FN′小于汽车所受的重力G，而且汽车的速度越大，汽车对桥的压力越小。二、汽车过拱形桥拱形桥面汽车过拱形桥时的运动也可以看作圆周运动。质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进，设桥面的圆弧半径为

r，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力。Or当桥对车的支持力FN刚好等于零时，即此时车刚刚离开桥面，有：二、汽车过拱形桥此后车离开桥面，做平抛运动，直至落回水平地面。拱形桥面二、汽车过拱形桥拱形桥面地球可以看作一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径R（约为6400km）。地面上有一辆汽车在行驶，所受重力G＝mg，地面对它的支持力是FN

。根据上面的分析，汽车速度越大，地面对它的支持力就越小。rOFNG桥对车的支持力：车对桥的压力：二、汽车过拱形桥拱形桥面rOFNG桥对车的支持力：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？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？驾驶员躯体各部分之间的压力是多少？他这时有什么感觉？车对桥的压力：公路在通过小型水库泄洪闸的下游时常常要修建凹形路面，也叫“过水路面”。汽车通过凹形路面的最低点时，车对地面的压力比汽车所受的重力大些还是小些？Or二、汽车过凹形地面凹形路面故汽车通过凹形路面的最低点时，车对地面的压力比汽车所受的重力要大一些。三、航天器中的失重现象

有人把航天器失重的原因说成是它离地球太远，从而摆脱了地球引力，这种说法对吗？

这种说法是错误的，正是由于地球引力的存在，才使航天器连同其中的人和物体绕地球做圆周运动。思考与讨论：如果地球对航天器的引力突然消失，那么航天器将做什么运动？四、离心运动1.离心运动：做圆周运动的物体，在提供的向心力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。四、离心运动2.生活中的离心现象花式摆盘3.物体作圆周运动的条件F=若“提供”≠“需要”？“提供”=“需要”四、离心运动4.物体作离心运动的条件：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

圆周近心切线