18-19 第5章 7．生活中的圆周运动.docVIP

PAGE \* MERGEFORMAT 1/ NUMPAGES \* MERGEFORMAT 12 7．生活中的圆周运动 学 习 目 标 知 识 脉 络(教师独具) 1.知道具体问题中的向心力来源．(难点) 2．掌握分析、处理生产和生活中实例的方法．(重点、难点) 3．掌握物体在变速圆周运动中特殊点的向心力、向心加速度的求法．(重点、难点) [自 主 预 习·探 新 知] [知识梳理] 一、铁路的弯道 1．火车在弯道上的运动特点 图5-7-1 火车在弯道上运动时实际上在做圆周运动，因而具有向心加速度，由于其质量巨大，需要很大的向心力． 2．向心力的来源 (1)若转弯时内外轨一样高，则由外轨对轮缘的弹力提供向心力，这样，铁轨和车轮极易受损． (2)若内外轨有高度差，依据规定的行驶速度行驶，转弯时向心力几乎完全由重力G和支持力FN的合力提供． 二、拱形桥 凸形桥和凹形桥的比较 汽车过凸形桥 汽车过凹形桥 受力分析 向心力 Fn＝mg－FN＝meq \f(v2,r) Fn＝FN－mg＝meq \f(v2,r) 对桥的 压力 FN′＝mg－meq \f(v2,r) FN′＝mg＋meq \f(v2,r) 结论 汽车对桥的压力小于汽车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力越小 汽车对桥的压力大于汽车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力越大 三、航天器中的失重现象和离心运动 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Mg＝eq \f(Mv2,r). (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＝eq \f(mv2,r)，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． 2．对失重现象的认识 航天器内的任何物体都处于完全失重状态，但并不是物体不受地球引力．正因为受到地球引力的作用，才使航天器连同其中的乘员做匀速圆周运动． 3．离心运动 (1)定义：物体沿切线飞出或做逐渐远离圆心的运动． (2)原因：向心力突然消失或外力不足以提供所需向心力． [基础自测] 1．思考判断 (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)火车通过弯道时具有速度的限制．(√) (4)汽车过凸形桥或凹形桥时，向心加速度的方向都是向上的．(×) (5)汽车驶过凹形桥低点时，对桥的压力一定大于重力．(√) (6)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．(√) (7)做离心运动的物体沿半径方向远离圆心．(×) (8)做圆周运动的物体只有突然失去向心力时才做离心运动．(×) 2．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 C　[当合力大于需要的向心力时，物体要做向心运动，合力小于所需要的向心力时，物体要做离心运动，所以向心力的数值发生变化也可能做向心运动或离心运动，故A、B正确；物体不受外力时，将处于平衡状态，处于匀速或静止状态，不可能做匀速圆周运动，故C错误；做匀速圆周运动的物体，在外界提供的力消失或变小时物体就要远离圆心，此时物体做的就是离心运动，故D正确．] 3．如图5-7-2所示，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f甲和f乙．以下说法正确的是(　　) 【导学号 图5-7-2 A．f甲小于f乙 B．f甲等于f乙 C．f甲大于f乙 D．f甲和f乙的大小均与汽车速率无关 A　[汽车在水平面内做匀速圆周运动，摩擦力提供做匀速圆周运动的向心力，即f＝F向＝meq \f(v2,r)，由于r甲＞r乙，则f甲＜f乙，选项A正确．] 4．2016年10月17日，神舟十一号飞船从酒泉卫星发射中心成功发射，经过5次变轨和4次“停泊”与天宫二号空间站成功交会对接，航天员景海鹏和陈冬入驻天宫二号空间实验室，进行了30天的太空驻留实验体验，11月18日顺利返回着陆．不计空气阻力和飞船与空间站间的万有引力；为减少失重对航天员身体带来的不利影响，在空间站中可以进行正常锻炼的健身项目是(　　) A．拉弹簧拉力器 B．俯卧撑 C．引体向上 D．仰卧起坐 A　[太空中处于失重状态，因此一切与重力有关的运动和锻炼项目均不能正常进行；故俯卧撑、引体向上以及仰卧起坐均不能正常进行；但利用弹簧拉力器锻炼的是人肌肉