2021年高中物理第五章曲线运动7生活中的圆周运动学案 人教版必修2.pdfVIP

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7生活中的圆周运动

知识点一铁路的弯道

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，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．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，它提供了火车做圆周

运动的向心力．

除了火车弯道具有内低外高的特点外，你还了解哪些道路具有这样的特点？

提示：有些道路具有外高内低的特点是为了增加车辆做圆周运动所需的向心力，进而提

高了车辆的运动速度，因此一些赛车项目的赛道的弯道要做的外高内低，比如汽车、摩托车、

自行车赛道的弯道，高速公路的拐弯处等．

知识点二拱形桥

1．运动特点

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汽车做圆周运动，支持力和重力提供向心力．

2．动力学关系

mv2v2

mgFFmgm

(1)如图甲所示，汽车在凸形桥的最高点时，满足的关系为－＝，＝－，由

NrNr

牛顿第三定律可知汽车对桥面的压力大小等于支持力，因此汽车在凸形桥上运动时，对桥的

vgr

压力小于重力．当＝时，其压力为零．

mv2mv2

FmgFmg

(2)如图乙所示，汽车经过凹形桥的最低点时，满足的关系为－＝，＝＋，

NrNr

FF

汽车对桥的压力大小′＝.汽车过凹形桥时，对桥的压力大于重力．

NN

mv2

mgθF

(3)汽车运动在拱形桥的任一位置时，如图丙所示，满足的关系为cos－＝，则

Nr

mv2

Fmgθ

＝cos－.

Nr

若桥上经常有车辆经过，凹形桥和凸形桥相比哪种桥更耐用？请用圆周运动知识加以解

释．

提示：两种桥相比，凸形桥更耐用，因为车辆经过凸形桥时对桥的压力小于车的重力，

而经过凹形桥时对桥的压力大