人教版 (新课标)必修27.生活中的圆周运动学案

展开

这是一份人教版 (新课标)必修27.生活中的圆周运动学案，共4页。学案主要包含了凹形桥等内容，欢迎下载使用。

5.7生活中的圆周运动

学习目标

1.知道向心力是圆周运动的物体半径方向的合力，不管是匀速圆周运动还是变速圆周运动。

2.通过日常生活中的常见例子，学会分析具体问题中的向心力来源。

3.能理解运用匀速圆周运动规律分析和处理生活中的具体实例。

学习重点

理解向心力是一种效果力
在具体问题中能找到是谁提供向心力的，并结合牛顿运动定律求解有关问题

学习难点

具体问题中向心力的来源
对变速圆周运动的处理与分析

预习填空

1.对于做圆周运动的物体，不管是匀速圆周运动还是变速圆周运动，其在半径方向的合外力大小必定等于，方向始终指向，与速度，该合外力又叫做。

2. 火车转弯时速度为，向心力完全由重力和支持力的合力提供，轮缘与轨道间没有挤压，这样既安全，又对车轮和铁轨又有保护作用。所以铁路的拐弯处对车速都有限制。

如果火车速度超过，重力和支持力的合力将（大于或小于）需要的向心力，这时需由（内或外）轨对轮缘的弹力来弥补；

如果火车的速率小于，重力和支持力的合力将（大于或小于）需要的向心力，这时需由（内或外）轨对轮缘的弹力来弥补；

3.质量为m 的汽车以v通过半径为r的拱形圆弧桥面最高点时的向心力由

力提供；列出向心力方程有。

当汽车速度为时，汽车对桥面的压力为0。

4.质量为m 的汽车以v通过半径为r的凹形圆弧桥面最高点时的向心力由

力提供；列出向心力方程有。汽车速度越时，汽车对桥面的压力越大。

课堂探究

一.火车转弯

火车车轮有突出的轮缘，轨道将两轮缘卡在里面。如下图所示

火车转弯时有向外甩的趋势，车轮与轨道间就会发生挤压，是轨道对车轮的挤压力提供了火车转弯的向心力。根据向心力公式可知，由于火车质量很大，速度也不小，所以转弯时需要的向心力也很大，如果仅靠车轮与轨道间的挤压来提供向心力，则铁轨与车轮极易受损。将铁轨设计成外轨高于内轨，火车转弯时如果能以的速度转弯，这时，火车圆周运动的向心力完全由重力和支持力的合力提供，轮缘与轨道间没有挤压，这样既安全，又对车轮和铁轨又有保护作用。所以铁路的拐弯处对车速都有限制。

由重力与支持力的合力提供向心力，是有当路面向圆心一侧倾斜的角度θ不太大时，由于，其中为轨距，上式变为，所以可用来计算值的大小。

二．汽车过拱形桥

汽车过拱形桥最高点时重力与支持力的合力提供向心力，而向心力是指向圆心的，所以重力比支持力大。汽车在桥顶时对桥的压力：

从公式可以看出：随着速度v的增大，N将会越来越小，当速度增大到某一特定值时汽车对地面的压力会减为0。

当N为0时有。此时汽车处于完全失重状态。

三、凹形桥

汽车过凹形桥最低点时，重力与支持力的合力提供向心力，而向心力是指向圆心的，所以重力比支持力小。汽车在桥顶时对桥的压力：

车对地面的压力大于本身重力，所以是一种超重状态。同样车里的人、杯子等也是超重状态。

课堂检测

1、火车在某个弯道按规定运行速度40m/s转弯时，内、外轨对车轮皆无侧压力，若火车在该弯道实际运行速度为30m/s，则下列说法中正确的是（）

A.仅内轨对车轮有侧压力

B.仅外轨对车轮有侧压力