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高中物理第五章曲线运动第7节生活中的圆周运动教学案新人教版必修2[1--第1页

第7节生活中的圆周运动

一、铁路的弯道┄┄┄┄┄┄┄┄①

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．铁路弯道的特点

(1)火车车轮的结构特点

火车的车轮有突出的轮缘,如图所示，且火车在轨道上运行时，有突出轮缘的一边在两轨

道内侧，这种结构特点,主要是有助于固定火车运动的轨迹。

(2）转弯处外轨略高于内轨.

(3）铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道内侧。

（4)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.

[说明］

（1)如果在转弯处内外轨道一样高，外侧车轮的轮缘挤压外轨,使外轨发生弹性形变，外

轨对轮缘的弹力提供火车转弯时的向心力，如图所示.但火车质量太大，靠这种办法得到向心

力，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损。

(2)修筑铁路时,在转弯处使外轨略高于内轨，并根据弯道的半径和规定的行驶速度，适

当选择内、外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力和支持力的合力来提供。

这样，轨道与轮缘也就几乎没有挤压了.

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二、拱形桥┄┄┄┄┄┄┄┄②

1．向心力来源：汽车过拱形桥时做圆周运动，所需向心力由重力和桥面的支持力提供.

2．拱形桥上的受力特点

(1）通过凸形桥最高点(如图甲)时，汽车的向心加速度方向竖直向下,汽车处于失重状

态。

（2)通过凹形桥最低点(如图乙）时,汽车的向心加速度方向竖直向上，汽车处于超重状

态。

[说明］

为使汽车对桥压力不超出桥的最大承受力，汽车有最大行驶速度限制。

②[判一判]

1．汽车在水平路面上匀速行驶时，对地面的压力等于车的重力，加速行驶时大于车的重

力（×)

2．汽车在凸形桥上行驶时，速度较小时，对桥面的压力大于车重，速度较大时，对桥面

的压力小于车重（×)

3．汽车过凹形桥时，对桥面的压力一定大于车重（√)

三、航天器中的失重现象┄┄┄┄┄┄┄┄③

1．航天器在近地轨道的运动

（1）对航天器而言，重力充当向心力，满足的关系为mg＝错误!,航天器的速度v＝

错误!。

mv2

mgF

(2）对航天员而言，由重力和座椅的支持力提供向心力，满足的关系为－＝。由

NR

vF

此可得当＝错误!时，＝0，航天员处于失重状态。

N

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2．航天器内的任何物体都处于完全失重状态。

[说明］

航天器内的任何物体都处于完全失重状态，但并不是物体不受重力。正因为受到重力作

用才使航天器连同其中的航天员环绕地球转动.

③[判一判］

1．运行于太空的航天器中的宇航员及所有物体均处于完全失重状态（√）

2．处于完全失重状态的物体不受重力作用（×)

3．处于完全失重状态的物体所受合力为零（×）

四、离心运动┄┄┄┄┄┄┄┄④

1．定义：物体沿切线飞出或做的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向心力.

3．离心运动的应用与防止

（1)离心运动的应用

洗衣机的脱水筒、制造水泥涵管、离心式水泵、