江苏省赣榆县高中物理 第五章 曲线运动 5.7 生活中的圆周运动学案(无答案)新人教版必修2

《生活中的圆周运动》
预习案
【学习目标】
1．理解圆周运动的产生和条件，提高应用规律解决实际问题的能力。

2．自主学习、合作探究，学会推论法处理问题。

3．积极投入，全力以赴，培养学以致用的思维习惯。

【重点】生活中的圆周运动实例分析。

【难点】如何运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象。

【知识梳理】
一、火车转弯
1．火车在弯道上的运动特点：
火车在弯道上运动时做，因而具有向心加速度，由于其质量巨大，需要很大的。

2．转弯处内外轨一样高的缺点：
如果转弯处内外轨一样高，则由对轮缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损。

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不是竖直向上的，而是斜向弯道（选填“内侧”或“外侧”）（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。

二、汽车过拱形桥
1．向心力来源（最高点和最低点）：
汽车做圆周运动，和合力提供向心力。

2．动力学关系：（1）如图所示，汽车在凸形桥的最高点时，满足的关系为：
2
v
，F N= ，由牛顿第三定律可知汽车对桥面的压力大小等于
m
R
支持力，因此汽车在凸形桥上运动时，对桥的
压力 重力。

当v = 时，其压力为零。

（2）如图所示，汽车在经过凹形桥的最低点时，满足的关系为： 2v m R
=，F N = ，汽车对桥的压力大小N F '=F N 。

汽车过凹形桥时，对桥的
压力 重力。

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，重力充当向心力，满足的关系式为 ，
航天器的速度v = 。

（2）对航天员，由重力和座椅的支持力提供向心力，满足的关系式：
2
v m R
=，由此可得F N =0，航天员处于 状态，对座椅 。

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 。

四、离心运动
1．定义：物体沿切线飞出或做逐渐 的运动。

2．原因：向心力突然消失或不足以提供所需 。

3．本质：离心现象的本质是物体 的表现。

探究案
【质疑探究】 ——质疑解疑、合作探究
探究点一 火车转弯
问题1：火车以半径r =900m 转弯，火车质量为
8×105
kg ，轨道宽为L =1.4m ，外轨比内轨高h =14cm ，为了使铁轨不受轮缘的挤压，火车的速度应为多大？（当α很小时，sinα≈tanα ，g 取10m/s 2）
针对训练1：铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道对水平面倾角为θ（如
图），弯道处的圆弧半径为R ，若质量为m 的火车转弯时速度小于 tan Rg
，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mg/cosθ
D ．这时铁轨对火车的支持力大于mg/cosθ
探究点二 汽车过拱形桥
问题2：质量为m 的汽车在拱形桥上以速度v 前进，桥面的圆弧半径为r ，求汽车通过桥的最高点时对桥面的压力。

问题3：汽车的速度不断增大时，会发生什么现象？
问题4：质量为m 的汽车在凹形桥上以速度v 前进，桥面的圆弧半径为r ，求汽车通过桥的最低点时对桥面的压力。

针对训练2：飞机做特技表演时，常做俯冲拉起运动，如图所示，此运动在最底点附近可看作是半径为500m 的圆周运动。

若飞行员的质量为65㎏，飞机经过最底点时的速度为360km/h ，则这时飞行员对座椅的压力为多大？（g=10m/s 2
）
探究点三 航天器中的失重现象
问题5：地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球半径r （约为6400km ）。

地面上有一辆汽车，重量是mg ，地面对它的支持力是F N 。

如图所示，汽车行驶时不断加速，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零，此时速度多大？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？他这时可能有什么感觉？
探究点四离心运动
问题6：用一细绳拉着小球在水平光滑桌面上做匀速圆周运动，某时刻细绳突然剪断，会出现什么情况？
问题7：物体做匀速圆周运动时，
供：物体实际所受外力指向圆心的合力；
需：即维持物体做匀速圆周运动所需的向心力
2
v F m
R
向
当F供= F需，物体做 ___ ___运动；当F供< F需，物体做__ ____运动；当F供> F需，物体做__ ____运动。

问题8：什么是离心运动？离心运动的本质是什么？离心运动的应用有哪些？离心运动的危害又有哪些？
针对训练3：下列关于离心现象的说法，正确的是 ( )
A．当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象
B．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将做背离圆心的运动
C．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将沿切线做直线运动
D．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将做曲线运动。