高中物理第六章圆周运动4.生活中的圆周运动课件必修第二册

4.生活中的圆周运动课标要求1.通过观察模型了解火车车轮的特点，会分析火车转弯时向心力的来源．(科学思维)2．通过对向心力公式的推导分析汽车过拱形桥时的受力和过凹形路面的最低点时的受力、理解航天器中的失重现象．(科学思维)3．分析生产、生活和航天科技中的圆周运动现象，培养运用概念、规律解释现象和解决问题的能力，增强责任心和使命感．(科学态度与责任)必备知识·自主学习关键能力·合作探究评价检测·素养达成必备知识·自主学习

圆周运动向心2．火车转弯时向心力的来源分析(1)若转弯时内外轨一样高，火车转弯时，外侧车轮的轮缘【车轮与车轨有两个接触面】挤压外轨，火车的向心力由外轨对车轮轮缘的________提供(如图所示)，由于火车的质量很大，转弯所需的向心力很大，铁轨和车轮极易受损．弹力(2)若转弯时外轨略高于内轨(如图所示)，根据转弯处轨道的半径和规定的行驶速度，适当调整内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力【方向沿水平方向】几乎完全由________和________的合力提供，从而减轻外轨与轮缘间的挤压．重力支持力二、汽车过拱形桥项目汽车过凸形桥汽车过凹形桥受力分析向心力对桥的压力FN′＝________FN′＝________结论汽车对桥的压力小于汽车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力________汽车对桥的压力大于汽车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力________mg－FNFN－mg

越小越大

完全失重四、离心运动1．定义：做圆周运动的物体沿着________飞出或做逐渐远离【不是沿半径向外】圆心的运动．2．原因：向心力突然_______或合力不足以提供______________．3．离心运动的应用和防止(1)应用：洗衣机的脱水筒；离心干燥器；离心制管技术；分离血浆和红细胞的离心机．(2)防止：转动的砂轮、飞轮的转速不能太高；在公路弯道，车辆不允许超过________________．切线方向消失所需的向心力规定的速度走

进

生

活

如图所示，某电视台推出了一款娱乐闯关节目，选手最容易失败落水的地方是第四关“疯狂转盘”和第五关“高空滑索”．根据所学物理知识，判断下列问题：(1)选手进入转盘后，在转盘中间比较安全．(

)(2)质量越大的选手，越不容易落水．(

)(3)选手从最后一个转盘的边缘起跳去抓滑索时，起跳方向应正对悬索．(

)√××关键能力·合作探究探究点一火车转弯问题分析情境探究火车在铁轨上转弯可以看成是匀速圆周运动．[交流讨论](1)如果轨道是水平的，火车转弯时受到哪些力的作用？需要的向心力由谁来提供？(2)靠这种方式对火车转弯有哪些危害？如何改进？火车受重力、支持力、牵引力、摩擦力和外轨对火车的弹力作用．弹力提供火车转弯所需的向心力．对确定的弯道，火车转弯时速度越大，需要的向心力越大，容易造成对外轨的损坏，甚至造成火车脱轨．可以把弯道处建成外高内低的斜面．由重力和支持力的合力提供向心力．核心归纳1.转弯轨道特点(1)火车转弯时重心高度不变，轨道是圆弧，轨道圆面在水平面内．(2)转弯轨道外高内低，这样的设计使火车受到的支持力向内侧发生倾斜，以提供火车做圆周运动的向心力．

应用体验例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.(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，如图所示，且使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．105N

【视野拓展】汽车转弯例2高速公路某弯道处，该段公路宽度为16m，内外侧的高度差为2m，某车道设计安全时速为108km/h(无侧滑趋势)．已知角度较小时，角的正切值可近似等于正弦值，若g取10m/s2.该车道的转弯半径为(

)A．500m

B．720mC．700m

D．520m

【答案】

B【方法技巧】车辆转弯问题的分析方法求解车辆转弯问题，关键是对向心力的分析与求解，要合理建立“车辆转弯”情景模型，注意把握如下几点：(1)火车或汽车以适当速度通过“外高内低”的弯道时，由重力与支持力的合力提供向心力，其合力沿水平方向指向圆心．(2)火车在水平弯道上转弯时，铁轨对轮缘的弹力提供向心力．(3)汽车在水平路面上转弯时，摩擦力提供向心力．

针对训练1(多选)火车在铁轨上转弯可以视为做匀速圆周运动，火车速度提高易使外轨受损．为解决火车高速转弯时使外轨受损这一难题，你认为理论上可行的措施是(

)A．减小弯道半径B．增大弯道半径C．适当减小内外轨道的高度差D．适当增加内外轨道的高度差答案：BD

探究点二汽车过桥问题分析

情境探究如图所示，在某次军事演习中，一辆战车以恒定的速率在起伏不平的路面上行进．[交流讨论]战车在哪一点时对路面的压力最大？在哪一点时对路面的压力最小？

应用体验例3一辆质量为800kg的汽车在圆弧半径为50m的拱形桥上行驶(g取10m/s2)．(1)若汽车到达桥顶时速度为v1＝5m/s，求汽车对桥面的压力大小；7600N(2)求汽车以多大速度经过桥顶时恰好对桥面没有压力；(3)汽车对桥面的压力过小是不安全的，因此汽车过桥时的速度不能过大．对于同样的车速，拱形桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？(4)如果拱形桥圆弧的半径增大到与地球半径一样大，汽车要在桥面上腾空，速度至少为多大？(已知地球半径为6400km)．22.4m/s

同样的车速，拱形桥圆弧的半径大些比较安全8000m/s

【方法技巧】对于汽车过桥问题，具体的解题步骤如下：(1)选取研究对象，确定轨道平面、圆心位置和轨道半径；(2)正确分析研究对象的受力情况，明确向心力是按作用效果命名的力，在受力分析时不能列出，明确向心力的来源；(3)根据平衡条件和牛顿运动定律列方程求解．

答案：C针对训练3

乡间公路在通过小型水库泄洪闸的下游时常常修成凹形路面，也叫“过水路面”．现有一“过水路面”的圆弧半径为50m，一辆质量为800kg的小汽车驶过“过水路面”．如图所示，当小汽车通过“过水路面”的最低点时速度为5m/s.g取10m/s2，则此时汽车对路面的压力为多大？

答案：8400N探究点三对离心运动的理解情境探究链球比赛中，运动员放手后，原本高速旋转的链球会飞出；雨天，当你旋转雨伞时，会发现水滴沿着伞的边缘切线飞出．[交流讨论](1)链球飞出后受几个力？(2)你能说出水滴沿着伞的边缘切线飞出的原因吗？(3)物体做离心运动的条件是什么？重力和空气阻力．旋转雨伞时，雨滴也随着运动起来，但伞面上的雨滴受到的合力不足以提供其做圆周运动的向心力，雨滴由于惯性要保持其原来的速度方向而沿切线方向飞出．向心力突然消失或物体受到的合力不足以提供其运动所需的向心力．核心归纳1.离心运动的实质物体逐渐远离圆心的运动，本质是物体惯性的体现，从受力情况看是向心力不足．(1)产生离心运动的原因是合力突然消失或不足以提供所需的向心力，而不是物体又受到了“离心力”．(2)做离心运动的物体是做半径越来越大的运动或沿切线方向飞出去的运动，而不是沿半径方向飞出去．2．四种运动情况的判断如图所示，根据物体所受合外力与所需向心力的关系，可做如下判断：应用体验例4[2022·江苏三校高一联考]一质量为×103kg的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为×104N，当汽车经过半径为80m的水平弯道时，下列判断正确的是(

)A．汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力B．汽车转弯的速度为20m/s时所需的向心力为×104NC．汽车转弯的速度为20m/s时汽车会发生侧滑D．汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0m/s2【答案】

D

教你解决问题题干要点信息提取“水平公路上行驶”重力与支持力等大反向“最大静摩擦力为1.4×104N”摩擦力提供向心力，最大值为1.4×104N“汽车经过半径为80m的弯道时”圆周运动的半径为80m针对训练4

(多选)洗衣机是现代家庭常见的电器设备．它是采用转筒带动衣物旋转的方式进行脱水的，下列有关说法中正确的是(

)A．脱水过程中，衣物是紧贴筒壁的B．加快脱水筒转动的角速度，脱水效果会更好C．水能从筒中甩出是因为水滴与衣物间的作用力不足以提供水滴需要的向心力D．靠近中心的衣物脱水效果比四周的衣物脱水效果好解析：脱水过程中，衣物由于离心作用而紧贴筒壁，A说法正确；加快脱水筒转动的角速度，脱水效果会更好，B说法正确；水能从筒中甩出是因为水滴与衣物间的作用力不足以提供水滴需要的向心力而做离心运动，C说法正确；四周的衣物脱水效果比靠近中心的衣物脱水效果好，D说法错误．答案：ABC评价检测·素养达成

答案：C

答案：C

答案：C

4.[2022·广东清远高一联考](多