第4节　生活中的圆周运动 教学设计.doc

第4节生活中的圆周运动

[学习目标]

1．会分析具体圆周运动问题中向心力的来源，能解决生活中的圆周运动问题．

2．了解航天器中的失重现象及原因．

3．了解离心运动及物体做离心运动的条件，知道离心运动的应用及危害．

知识点1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圆周运动，具有向心加速度，由于其质量巨大，因此需要很大的向心力．

2．转弯处内外轨一样高的缺点

如果转弯处内外轨一样高，则由外轨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)转弯处外轨略高于内轨．

(2)铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道的内侧．

(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圆心，它提供了火车以规定速度行驶时的向心力．

知识点2汽车过拱形桥

1．汽车过凸形桥

汽车在凸形桥最高点时，如图甲所示，向心力Fn＝mg－FN＝eq\f(mv2,R)，汽车对桥的压力FN′＝FN＝mg－eq\f(mv2,R)，故汽车在凸形桥上运动时，对桥的压力小于汽车的重力．

2．汽车过凹形桥

汽车在凹形桥最低点时，如图乙所示，向心力Fn＝FN－mg＝eq\f(mv2,R)，汽车对桥的压力FN′＝FN＝mg＋eq\f(mv2,R)，故汽车在凹形桥上运动时，对桥的压力大于汽车的重力．

[判一判]

(1)车辆在水平路面上转弯时，所受重力与支持力的合力提供向心力．()

(2)车辆在水平路面上转弯时，所受摩擦力提供向心力．()

(3)车辆在“内低外高”的路面上转弯时，受到的合力可能为零．()

(4)车辆按规定车速通过“内低外高”的弯道时，向心力是由重力和支持力的合力提供的．()

(5)汽车在水平路面上匀速行驶时，对地面的压力等于车重，加速行驶时大于车重．()

(6)汽车在拱形桥上行驶，速度小时对桥面的压力大于车重，速度大时压力小于车重．()

提示：(1)×(2)√(3)×(4)√(5)×(6)×

[想一想]

1．(1)生活中我们经常会看到美丽的拱形桥，而很少见到凹形桥，拱形桥有哪些优点呢？汽车以恒定速率在一段凹凸不平的路面上行驶，最容易发生爆胎事故的是凹处还是凸处？

(2)高速公路转弯处和场地自行车比赛的赛道，路面往往有一定的倾斜度．说说这样设计的原因．

提示：(1)拱形桥可以让更大的船只通过，利于通航；汽车在拱形桥上行驶时重力与支持力的合力提供向心力，故车对桥面压力比车重小．车在凹凸不平的路面行驶，在凹处支持力大于重力，容易爆胎．

(2)高速公路转弯处和场地自行车比赛的赛道，路面有一定的倾斜度，使汽车或自行车重力的分力提供一部分向心力，这样就减小了汽车或自行车所受地面的摩擦力．

知识点3航天器中的失重现象

1．向心力分析：宇航员受到的地球引力与座舱对他的支持力的合力提供向心力，mg－FN＝meq\f(v2,r)，所以FN＝mg－meq\f(v2,r).

2．完全失重状态：当v＝eq\r(rg)时，座舱对宇航员的支持力FN＝0，宇航员处于完全失重状态．

知识点4离心运动

1．定义：做圆周运动的物体沿切线飞出或逐渐远离圆心的运动．

2．原因：向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力．

3．离心运动的应用和防止

(1)应用：离心干燥器；洗衣机的脱水桶；离心制管技术．

(2)防止：汽车在公路转弯处必须限速行驶；转动的砂轮、飞轮的转速不能太高．

[想一想]

2．可以把地球看作一个巨大的拱形桥(如图)，桥面的半径就是地球的半径R.地面上有一辆汽车在行驶，所受重力G＝mg，地面对它的支持力是FN.

根据上面的分析，汽车速度越大，地面对它的支持力就越小．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0？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？

提示：把FN＝0代入G－FN＝eq\f(mv2,R)可得，此时汽车的速度为v＝eq\r(gR)(这个速度就是下一章将要学习的第一宇宙速度)，当汽车的速度大于这个速度时，就会发生汽车飞出去的现象．驾驶员与座椅之间压力也为0，驾驶员躯体各部分之间的压力也为0，处于失重状态．

1．(生活中的圆周运动)(多选)下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是()

A．汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力大于汽车的重力

B．在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与外轨的挤压

C．杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时处于完全失重状态，不受重力作用

D．洗衣机脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出

解析：选AB.汽车通过凹形桥的最低点时，N－mg＝meq\f(v2,R)，支持力大于重力，根据