生活中的圆周运动课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第六章圆周运动第4节生活中的圆周运动一、火车转弯的临界速度的推导我们先假设火车某次过倾角为θ的弯道时，火车与轨道之间没有挤压，求此时的速度v0：mgF合θhL火车转弯时速度和轮缘与轨道之间的相互作用由以上分析可以看到，根据弯道半径和规定的行驶速度，选择合适的内外轨的高度差h,可以使火车转弯时所需向心力几乎完全由重力和支持力的合力提供（3）如果火车行驶速度v<v0（2）如果火车行驶速度v>v0mgF合θF1F2轮缘受到外轨向内的挤压力,外轨易损坏。（1）如果火车行驶速度v=v0轮缘不受侧向压力,最安全的转弯速度轮缘受到内轨向外的挤压力,内轨易损坏。铁路弯道处超速是火车脱轨和翻车的主要原因例1：火车转弯可近似看成是做匀速圆周运动。当火车以规定速度行驶时，内外轨道均不受侧向挤压。现要降低火车转弯时的规定速度，须对铁路进行改造，从理论上讲以下措施可行的是()A．减小内外轨的高度差 B．增加内外轨的高度差C．减小弯道半径 D．增大弯道半径

例2：铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为θ，如图所示，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度等于

，则()A．内轨对内侧车轮轮缘有挤压B．外轨对外侧车轮轮缘有挤压C．这时铁轨对火车的支持力等于D．这时铁轨对火车的支持力大于例3：公路急转弯处通常是交通事故多发地带.某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为v0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势.则在该弯道处()A.路面外侧高、内侧低B.车速只要低于v0，车辆便会向内侧滑动C.车速虽然高于v0，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动D.当路面结冰时，与未结冰时相比，v0的值变小二、汽车过拱形桥质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力．

mgFNa由牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力：

汽车过凹形桥下面自己分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些?mgFNa由牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力

例4：地球可以看成一个巨大的拱形桥，桥面半径R＝6400km，地面上行驶的汽车中驾驶员的重力G＝800N，在汽车不离开地面的前提下，下列分析中正确的是()A.汽车的速度越大，则汽车对地面的压力也越大B.不论汽车的行驶速度如何，驾驶员对座椅压力大小都等于800NC.只要汽车行驶，驾驶员对座椅压力大小都小于他自身的重力D.如果某时刻速度增大到使汽车对地面压力为零，则此时驾驶员会有超重的感觉例5：质量m＝2.0×104kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为60m，如果桥面能承受的压力不超过3.0×105N，则：(g取10m/s2)(1)汽车允许的最大速率是多少？(2)若以所求速率行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？三、航天器中的失重现象1．航天器在近地轨道的运动(1)对航天器，在近地轨道可认为地球的万有引力等于其重力，重力充当向心力，满足的关系为(2)对航天员，由重力和座椅的支持力提供向心力，满足的关系为mg－FN＝

，由以上两式可得FN＝0，航天员处于完全失重状态，对座椅压力为零．(3)航天器内的任何物体之间均没有压力．例6：(多选)航天飞机在围绕地球做匀速圆周运动过程中，关于航天员，下列说法中正确的是(

)A.航天员受到的重力消失了B.航天员仍受重力作用，重力提供其做匀速圆周运动的向心力C.航天员处于超重状态D.航天员对座椅的压力为零例7：荡秋千是儿童喜爱的一项体育运动，(不计空气阻力)下列说法正确的是(

)A．小孩运动到最高点时，小孩的合力为零B．小孩运动到最高点时处于失重状态C．小孩运动到最低点时处于失重状态D．小孩运动到最低点时，小孩的重力和绳子拉力提供圆周运动的向心力质量为m的物体放在圆形桌面上，离圆心的距离为r，如果最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求mgFNf当v>v0，合力不足以提供物体做圆周运动的向心力，物体将远离圆心，而“飞出去”。三、物体发生滑动的临界条件例8：在冬奥会短道速滑项目中，运动员绕周长仅111米的短道竞赛.比赛过程中运动员在通过弯道时如果不能很好地控制速度，将发生侧滑而摔离正常比赛路线.圆弧虚线Ob代表弯道，即正常运动路线，Oa为运动员在O点时的速度方向(研究时可将运动员看做质点).下列论述正确的是()A.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心B.发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需要的向心力C.若在O点发生侧滑，则滑动的方向在Oa左侧D.若在O点发生侧滑，则滑动的方向在Oa右侧与Ob之间例9：思考判断(正确的打“√”，错误的打“×”)(1)火车弯道的半径很大，故火车转弯需要的向心力很小．

(

)(2)火车转弯时的向心力是车轨与车轮间的挤压提供的．

(

)(3)汽车驶过凹形桥低点时，对桥的压力一定大于重力．

(

)(4)绕地球做匀速圆周运动的航天器中的宇航员及所有物体均处于完全失重状态． (

)(5)做离心运动的物体沿半径方向远离圆心． (

)例10：关于离心运动，下列说法不正确的是()A．做匀速圆周运动的物体，向心力的数值发生变化可能将做离心运动B．做匀速圆周运动的物体，在外界提供的向心力突然变大时将做近心运动C．物体不受外力，可能做匀速圆周运动D．做匀速圆周运动的物体，在外界提供的力消失或变小将做离心运动例11：质量相等的汽车甲和汽车乙，以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，汽车甲在汽车乙的外侧.两车沿半径方向受到的摩擦力分别为Ff甲和Ff乙.以下说法正确的是()A.Ff甲小于Ff乙B.Ff甲等于Ff乙C.Ff甲大于Ff乙D.Ff甲和Ff乙的大小均与汽车速率无关例12：如图所示，汽车在炎热的夏天沿不平的曲面行驶，其中最容易发生爆胎的点是(假定汽车运动速率va＝vc，vb＝vd)()A．a点B．b点C．c点D．d点例13：如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动，则(

)A．衣服随脱水筒做圆周运动的向心力由衣服的重力提供B．水会从脱水筒甩出是因为水滴受到的向心力很大C．加快脱水筒转动角速度，衣服对筒壁的压力增大D．加快脱水筒转动角速度，脱水效果会更好

例15：在粗糙水平木板上放一个物块，使