5.7_生活中的圆周运动_课件(人教必修2)

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1、第五章新知预习·巧设计名师课堂·一点通要点一要点二第7节创新演练·大冲关随堂检测归纳小结课下作业综合提升要点三1.了解圆周运动在日常生活中的实际应用。2．会在具体问题中分析向心力的来源。3．掌握处理圆周运动综合题目的基本方法。4．知道什么是离心现象，知道离心运动的应用和防止。[读教材·填要点]1．铁路的弯道(1)火车车轮的结构特点：火车的车轮有凸出的轮缘，且火车在轨道上运行时，有凸出轮缘的一边在两轨道内侧，这种结构特点有助于固定火车运动的轨迹，如图5－7－1所示。图5－7－1(2)火车转弯时存在的

2、问题：如果铁路弯道的内外轨一样高，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力就是火车转弯的向心力，如图5－7－2所示。但火车太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间的太大，铁轨和车轮极易受损。图5－7－2质量相互作用力(3)铁路弯道的特点：①转弯处略高于。②铁轨对火车的支持力FN不是竖直向上的，而是斜向弯道。③铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向轨道的，它提供了火车做圆周运动的。外轨内轨内侧圆心向心力2．拱形桥(1)关于汽车过拱形桥问题，用图表概括如下：mg－FNFN－mg

3、减小增大(2)汽车在凸形桥的最高点处于失重状态，在凹形桥的最低点处于超重状态。mg－FN失重(2)对失重现象的认识：航天器内的任何物体都处于状态，但并不是物体不受重力。正因为受到重力作用才使航天器连同其中的乘员环绕地球转动。4．离心运动(1)定义：物体沿切线飞出或做的逐渐的运动。(2)原因：向心力突然消失或合外力不足以提供所需。(3)应用：洗衣机的脱水筒、离心制管技术。(4)危害：汽车转弯车速过大会造成事故；砂轮、飞轮转速过高时会破裂酿成事故完全失重远离圆心向心力[试身手·夯基础]1．在水平铁路转

4、弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了()A．减小火车轮子对外轨的挤压B．减小火车轮子对内轨的挤压C．使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需的向心力D．限制火车向外脱轨解析：火车轨道建成外高内低，火车转弯时，轨道的支持力与火车的重力两者的合力指向弧形轨道的圆心。若合力大于火车转弯所需的向心力(火车速度较小时)，则火车轮缘挤压内侧铁轨；若合力等于所需向心力(火车速度刚好等于规定速度时)，则火车不挤压铁轨；若合力小于所需向心力(火车速度较大时)，则火车挤压外侧铁轨。所以这种设计主要是为了减少

5、对铁轨的挤压破坏，故A、B、C正确。答案：ABC2．下列哪些现象是为了防止物体产生离心运动()A．汽车转弯时要限制速度B．转速很高的砂轮半径不能做得太大C．在修筑铁路时，转弯处内轨要低于外轨D．离心水泵工作时答案：ABC答案：B4．如图5－7－3所示，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20m。如果桥面承受的压力不得超过3.0×105N，则：(1)汽车允许的最大速率是多少？(2)若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？(g取10m/s2

6、)图5－7－3答案：(1)10m/s(2)105N图5－7－42．明确圆周平面虽然外轨高于内轨，但整个外轨是等高的，整个内轨是等高的。因而火车在行驶的过程中，重心的高度不变，即火车重心的轨迹在同一水平面内。故火车的圆周平面是水平面，而不是斜面。火车的向心加速度和向心力均是沿水平面而指向圆心。3．速度与轨道压力的关系(1)当火车行驶速度v等于规定速度v0时，所需向心力仅由重力和支持力的合力提供，此时内外轨道对火车无挤压作用。(2)当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时，火车所需向心力不再仅由重力和支

7、持力的合力提供，此时内外轨道对火车轮缘有挤压作用，具体情况如下：①当火车行驶速度v＞v0时，外轨道对轮缘有侧压力。②当火车行驶速度v＜v0时，内轨道对轮缘有侧压力。[名师点睛]汽车、摩托车赛道拐弯处，高速公路转弯处设计成外高内低，也是尽量使车受到的重力和支持力的合力提供向心力，以减小车轮受到地面施加的侧向挤压。1．有一列重为100t的火车，以72km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400m。(g取10m/s2)(1)试计算铁轨受到的侧压力；(2)若要使火车以此速率通过弯道，且使

8、铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的正切值。[思路点拨]解答本题时应注意以下两个方面：(1)内外轨一样高时，外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯的向心力。(2)火车通过弯道所受侧向压力为零时，重力和铁轨对火车的支持力的合力提供火车转弯的向心力。[答案](1)105N(2)0.1解决此类问题时，首先要明确火车转弯做的是圆周运动，其次要找准圆周运动的平面及圆心位置，理解向心力的来源是物体所受的合外力。图5－7－5[名师点睛](1)在离心现象中并不存在离心力，是外