生活中的圆周运动+高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

复习提问：1.物体为什么可以做圆周运动？2.向心力有什么作用？3.怎样计算向心力？向心力Fn与V垂直，只改变v的方向，使之绕圆心O转动。4.向心力怎么来的？合力的分力效果6.4生活中的圆周运动汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢?OmgFNf一、汽车转弯汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。例1、一辆质量为1.5t的汽车以36km/h的速度通过半径为50m的水平弯道时所受到的侧向摩擦力是多少？(设汽车轮胎和水平地面间的动摩擦因数为0.25)OmgFNf当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时:

当汽车沿圆周转弯时,存在一个安全通过的最大速度,如果超过了这个速度,汽车将发生侧滑现象。改进措施:(1)增大转弯半径;(2)增加路面的粗糙程度请设计一个汽车安全通过弯道的方案赛道及公路弯道有什么特点？为什么要这样设计？

路面是倾斜的

外高内低例2、在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低，即当车向右拐弯时，司机左侧的路面比右侧的高一些，路面与水平面间的夹角为θ，设拐弯路段是半径为R的圆弧，要使车速为v时车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等于零，tanθ应等于多少？㎎FNθF合θ若转弯时车速略超过规定速度时，受力情况怎样？O轮缘二、火车转弯1、车轮的结构2、如果火车在水平弯道上转弯，试分析其受力情况及向心力的来源。

火车受重力、支持力和轮缘与外轨挤压产生的弹力，向心力由轮缘与外轨挤压产生的弹力提供。F如：火车以半径R=300m在水平轨道上转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s，需要多大的向心力？相当于240吨的物体产生的重力轮缘与外轨挤压产生的巨大弹力容易损毁铁道设施，发生安全事故。3、实际中的铁路弯道是如何设计的？为什么要这样设计？

在转弯处外轨略高于内轨火车转弯做圆周运动的圆在水平面上还是在斜面上？当铁轨对轮缘没有挤压时重力与支持力的合力提供向心力，此时火车的速度为多少？3、实际中的铁路弯道是如何设计的？为什么要这样设计？

O㎎FNF合θ安全速度例3、火车以半径R=900m转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s，火车轨距L=1.4m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？（α较小时tanα=sinα）㎎FNF合α(1)

当v=v0时：(2)

当v>v0时：(3)

当v<v0时：轮缘不受侧向压力;轮缘受到外轨向内的挤压力;轮缘受到内轨向外的挤压力。F弹F弹2018年12月8日，韩国高铁脱轨合力F物体维持圆周运动所需要的向心力Fn=mω2r三、离心和近心运动匀速圆周运动离心运动近心运动供需三、离心运动做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动就叫离心运动。1、定义：2、本质：惯性的表现3、应用：离心干燥机、洗衣机脱水桶、离心制管技术等实例离心运动的危害高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需的向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故。

同学们体会过乘车奔驰在高低不平的丘陵地带探险的滋味吗？你现在正处于A或B地，有何感觉？四、汽车过桥1、汽车过拱桥例1、有一辆质量为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m的拱桥。（g=10m/s2）（1）汽车到达桥顶时的速度为5m/s，汽车对桥的压力是多大？（2）汽车以多大的速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而腾空？mgFNOrfF失重（3）汽车对地面的压力过小是不安全的。因此从这个角度讲，汽车过桥时的速度不能过大，对于同样的车速，拱桥圆弧的半径大些比较安全还是小些比较安全？问题：当汽车在最高点对桥的压力为0时，汽车的速度是多大？这又是一种怎样的状态？此时人对座椅的压力是多大？从该时刻以后，汽车将做什么运动？还能沿桥面做圆周运动下桥吗？完全失重状态

人对座椅的压力也是0，人也处于完全失重状态汽车将做平抛运动，不能沿桥面下桥了

（4）如果拱桥的半径增大到与地球半径R一样，汽车要在地面上腾空，速度要多大？（已知地球半径为6400km）此时，驾驶员与座椅间的压力为多大？驾驶员处于什么状态？G人对座椅的压力也是0，人也处于完全失重状态该情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中．

你见过凹形桥吗?汽车过水的路面往往设计成凹的，为什么？

拓展:质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径为r的凹形桥面,如图所示,求汽车在最低点时对桥面的压力是多大?当汽车通过桥最低点时的速度逐渐增大时

Fn和FN怎样变化?超重mgFNOf汽车过水的路面往往设计成凹的，为什么？比较三种桥面受力的情况五、竖直平面内的圆周运动1、水流星例2、小桶装有质量为0.5kg的水做成水流星，已知水流星绳长0.6m。（g=10m/s2）求：①小桶运动到最高点处的速率至少为多少，水才不掉下来？②水在最高点的速率为3m/s时，水对桶底的压力大小和方向？例3、乘坐如图所示游乐园的过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内沿圆周轨道运动，下列说法正确的是（）A．车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，若没有保险带，人一定会掉下去B．人在最高点时对座位仍可能产生压力，且压力不一定小于mgC．人在最低点时对座位的压力大于mgD．人在最高点和最低点时的向心加速度大小相同mg活学活用2：长为0.5m的轻杆的一端固定在O