高中物理 第五章 曲线运动第7节《生活中的圆周运动》学案1 新人教版必 完整版.pdfVIP

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生活中的圆周运动

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会分析匀速圆周运动中向心力的来源。

重点：熟练应用向心力公式和向心加速度公式。

知道向心力和向心加速度公式也适用于变速圆周运动，并掌握处理特殊点的方法。

学习探究

★自主学习

火车转弯处：（1）若内、外轨一样高，火车做圆周运动的向心力是由_________________提

供的，由于火车质量太大，靠这种方法得到向心力，极易使___________________受损。（2）

外轨略高于内轨时，火车转弯时向心力的一部分来源是____________________，这就减轻了

轮缘与外轨的挤压。

汽车在拱形桥上行驶到最高点时的向心力是由___________________提供的，方向

___________，此时汽车对桥的压力FN′_________G（填“”、“＝”、“”），汽车行驶到最高

点的速度越大FN′就越_________。

汽车在凹形桥上行驶通过桥最低点的向心力是由_______________提供的，方向__________，

此时汽车对桥的压力FN′_________G（填“”、“＝”、“”）

航天员随宇宙飞船绕地球作匀速圆周运动时，向心力是________________________提供的；

当飞船的飞行速度v＝_____________时，航天员对座舱的压力FN′＝0，此时航天员处于

________状态。

★新知探究

一、火车转弯

火车按规定的速度行驶

（1）确定火车作圆周运动的轨道平面，并找出圆心

（2）画出火车的受力分析图，并求出规定的速度。（已知路面倾角θ和圆周半径R）

讨论当火车行驶速度大于或小于规定的行驶速度时，向心力的来源情况。

思考汽车在水平路面上转弯时是怎样获得向心力的？

二、拱形桥

汽车在拱形桥或凹形桥上行驶的过程中，它受到的合外力一定指向圆心吗？在那些特殊位置

合外力就是向心力？

已知汽车的质量为m，通过拱形桥最高点的速度为v，桥面的半径为R，试求出汽车通过桥

最高点时对桥的压力FN′。

gRgR

并讨论：（1）当v＝时，FN′＝？（2）当v时，汽车会怎样运动？

同理推出汽车通过凹形桥最低点时对桥的压力FN′。

三、航天器中的失重现象

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1.已知宇宙飞船的轨道半径为R，向心加速度为g′，试推出当座舱对航天员的支持力FN＝0

时飞船的速度。

2.思考：汽车在拱形桥最高点和在凹形桥最低点时，是处于失重状态还是处于超重状态？

★例题精析

一、近似处理思想在火车转弯问题中的应用

【例题1】一段铁路转弯处，内、外轨高度差为h＝10㎝，弯道半径为r＝625m，轨距L＝

1435mm，求这段弯道的设计速度v0是多大时才能保证内、外轨不受侧向压力？

解析：

【训练1】铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的，弯道处要求外轨比内轨高，其内、

外轨道高度差h的设计不仅与r有关，还取决于火车在弯道上的行驶速率。下表是铁路设计

人员技术手册中弯道半径r及与之对应的轨道的高度差h：

弯道半径r／m660330220165132110