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.pdfVIP

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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。

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

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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

mv2

mgvgR

(1)对航天器而言，重力充当向心力，满足的关系为＝，航天器的速度＝。

R

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

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