生活中的圆周运动（原卷版）—2024-2025学年高一物理（人教版2019必修二）.pdf

生活中的圆周运动

知识点一离心运动与近心运动

1．定义：物体沿切线方向飞出或做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．离心运动的实质：它的本质是物体惯性的表现．做圆周运动的物体，总是有沿着圆周切线飞出去的趋向，

之所以没有飞出去，是因为受到向心力作用的缘故．从某种意义上说，向心力的作用是不断地把物体从圆周运动的

切线方向拉到圆周上来．一旦作为向心力的合外力突然消失，物体就会沿切线方向飞出去．

4．合外力与向心力的关系(如图所示)

2

mv

2

(1)若F合＝mr或F合＝，物体做匀速圆周运动，即“提供”满足“需要”．

r

2

mv

2

(2)若F合mr或F合，物体做半径变小的近心运动，即“提供过度”，也就是“提供”大于“需要”．

r

2

mv

2

(3)若F合mr或F合，则外力不足以将物体拉回到原轨道上，而做离心运动，即“需要”大于“提供”

r

或“提供不足”．

(4)若F合＝0，则物体做直线运动.

5．离心运动的应用和防止

(1)应用：离心干燥器，洗衣机的脱水筒，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。

知识点二火车转弯的理解

1．火车在弯道上的运动特点

火车在弯道上运动时实际上在做圆周运动，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．火车转弯时向心力的来源分析

(1)若转弯时内外轨一样高，火车转弯时，外侧车轮的轮缘挤压外轨，火车的向心力由外轨对

车轮轮缘的弹力提供(如图所示)，由于火车的质量很大，转弯所需的向心力

很大，铁轨和车轮极易受损。

(2)若转弯时外轨略高于内轨，根据转弯处轨道的半径和规定的行驶速度，

适当调整内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力，由重力mg和支持力FN

的合力提供，从而减轻外轨与轮缘的挤压，如图所示。

3．转弯轨道特点

(1)虽然外轨高于内轨，但整个外轨是等高的，整个内轨是等高的，因而火车转弯时重心高度不变，轨道是圆弧，

轨道圆面在水平面内，即火车的向心加速度和向心力均是沿水平面而指向圆心。

(2)转弯轨道外高内低，这样设计是使火车受到的支持力向内侧发生倾斜，以提供做圆周运动的向心力。

4．转弯轨道受力与火车速度的关系

(1)若火车转弯时所受支持力与重力的合力充当向心力，设车轨间距为L，两轨高度差为h，转弯处的半径为

R，行驶的火车质量为m，两轨所在平面与水平面之间的夹角为θ，则

2

v0ghR

mgtanθ＝m如图，则v＝gRtanθ=，v为转弯处的规定速度。此

00

RL

时，内外轨道对火车均无侧向挤压作用。

(2)若火车行驶速度v＞gRtanθ，外轨对轮缘有侧压力。

0

(3)若火车行驶速度v＜gRtanθ，内轨对轮缘有侧压力。

0

知识点三竖直平面内的圆周运动

2．速度的变化量Δv＝v2－v1是矢量式，其

一、汽车过拱形桥

运算规律符合平行四边形定则．

3．方向：总是沿着圆周运