高中物理第六章 圆周运动4 生活中的圆周运动备课ppt课件

这是一份高中物理第六章 圆周运动4 生活中的圆周运动备课ppt课件，共51页。PPT课件主要包含了导学·掌握必备知识，共研·突破关键能力，精炼·落实学科素养，重力G，支持力FN，汽车过拱形桥，mg－FN，FN－mg，完全失重，切线方向等内容，欢迎下载使用。
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________，火车的向心力由外轨对车轮轮缘的________提供(如图甲所示)，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________和________的合力提供，从而减轻外轨与轮缘的挤压(如图乙所示)．合力方向沿水平方向
四、离心运动1．定义：做圆周运动的物体沿着________飞出或做逐渐远离圆心的运动．　 不是沿半径向外2．原因：向心力突然________或合力不足以提供____________．3．离心运动的应用和防止(1)应用：洗衣机的脱水筒；离心干燥器；离心制管技术；分离血浆和红细胞的离心机．(2)防止：转动的砂轮、飞轮的转速不能太高；在公路弯道，车辆不允许超过___________．
【情境思考】如图所示，由上海飞往美国洛杉矶的飞机在飞越太平洋上空的过程中，如果保持飞行速度的大小和距离海平面的高度均不变，飞机上的乘客对座椅的压力等于其重力吗？
教材思考与讨论如图所示，高速公路转弯处和场地自行车赛道，路面往往有一定的倾斜度，车以较大速度行驶时，利用重力mg与支持力FN的合力提供向心力，减小车轮与路面间的径向摩擦力以防侧滑．
目标一　火车转弯问题分析【导思】图甲为摩托车在水平道路上转弯，图乙为火车转弯，图丙为火车轮缘与铁轨．摩托车和火车转弯提供向心力的方式一样吗？铁路弯道处铁轨有什么特点？
提示：提供向心力的方式不一样，摩托车转弯时由摩擦力提供向心力，火车转弯时由支持力在水平方向上的分力提供向心力．火车质量太大，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损，需要设置特别的轨道，使外轨高于内轨，使火车受到的重力与支持力的合力提供向心力．
【归纳】1．转弯轨道特点(1)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．(2)转弯轨道外高内低，这样的设计使火车受到的支持力向内侧发生倾斜，以提供火车做圆周运动的向心力．
【典例】例 1 有一列重为100 t的火车，以72 km/h的速率通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400 m，g取10 m/s2.(1)试计算铁轨受到的侧压力．(2)如图所示，若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的正切值．
规律方法车辆转弯问题的分析方法求解车辆转弯问题的关键是对向心力的分析与求解．合理建立“车辆转弯”情景模型，要把握如下几点．(1)火车或汽车以适当速度通过“外高内低”的弯道时，由重力与支持力的合力提供向心力，其合力沿水平方向指向圆心．(2)火车在水平弯道上转弯时，铁轨对轮缘的弹力提供向心力．(3)汽车在水平路面上转弯时，摩擦力提供向心力．
目标二　汽车过拱形桥　航天器中的失重现象【导思】(选自鲁科版新教材“迷你实验室”)(1)用两根铁丝弯成如图所示的凹凸桥．首先，把一个小球放在凹桥底部A处，调节两轨间的距离，使球刚好不掉下去，但稍加一点儿压力，球就会撑开两轨下落．然后，让球从斜轨滚下．当球经过凹桥底部A处时，你观察到了什么？说明了什么？(2)把凹桥下面的搭钩扣上，并调整凸桥顶端B处两轨间的距离，使小球在B处放置时，刚好能在此处撑开两轨下落．然后，让小球从斜轨滚下．当球经过凸桥顶端B处时，你又观察到了什么？说明了什么？
提示：(1)小球经过凹桥底部时从两轨间掉了下去，说明运动的小球对凹桥底部的压力大于静止时的压力．(2)小球运动到凸桥顶端时没有落下，说明运动的小球对凸桥顶端的压力小于静止时的压力．
【典例】例 3 乡间公路在通过小型水库泄洪闸的下游时常常修成凹形路面，也叫“过水路面”．现有一“过水路面”的圆弧半径为50 m，一辆质量为800 kg的小汽车驶过“过水路面”．如图所示，当小汽车通过“过水路面”的最低点时速度为5 m/s，g取10 m/s2，则此时汽车对路面的压力为多大？
例 4 [2023·北京师大附中高一期末]有一辆质量为800 kg的小汽车驶上圆弧半径为50 m的拱桥，如图所示．取g＝10 m/s2，求：(1)若汽车到达桥顶时速度为5 m/s，桥对汽车的支持力的大小．(2)若汽车经过桥顶时恰好对桥顶没有压力而腾空，汽车此时的速度大小．(3)已知地球半径R＝6 400 km，现设想一辆沿赤道行驶的汽车，若不考虑空气的影响，也不考虑地球自转，那它开到多快时就可以“飞”起来．此时驾驶员对座椅的压力是多大？驾驶员处于什么状态？
目标三　对离心运动的理解【导思】链球比赛中，运动员放手后，原本高速旋转的链球会飞出；雨天，当你旋转雨伞时，会发现水滴沿着伞的边缘切线飞出．(1)链球飞出后受几个力？(2)你能说出水滴沿着伞的边缘切线飞出的原因吗？(3)物体做离心运动的条件是什么？
提示：(1)重力和空气阻力．(2)旋转雨伞时，雨滴也随着运动起来，但伞面上的雨滴受到的合力不足以提供其做圆周运动的向心力，雨滴由于惯性要保持其原来的速度方向而沿切线方向飞出．(3)向心力突然消失或物体受到的合力不足以提供其运动所需的向心力．
【归纳】1．离心运动的实质物体逐渐远离圆心的运动，本质是物体惯性的体现，从受力情况看是向心力不足．2．四种运动情况的判断如图所示，根据物体所受合外力与所需向心力的关系，可进行如下判断．
【典例】例 5 如图所示，摩托车比赛中，骑手为了快速通过水平弯道，经常将车身压向内侧，俗称压弯．将摩托车过弯道看成圆周运动，下列说法正确的是(　　)A．摩托车过弯道时所需的向心力由地面的支持力提供B．摩托车过弯道时受到的重力和支持力的合力提供向心力C．摩托车过弯道的速度越大，所需的向心力越小D．摩托车过弯道时速度过大，摩托车会冲向赛道外侧
例 6 [2023·江苏高一联考]一质量为2.0×103 kg的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的径向最大静摩擦力为1.4×104 N．当汽车经过半径为80 m的水平弯道时，下列判断正确的是(　　)A．汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力B．汽车转弯的速度为20 m/s时所需的向心力为1.4×104 NC．汽车转弯的速度为20 m/s时汽车会发生侧滑D．汽车能安全转弯的向心加速度不超过7.0 m/s2
1．[2023·河北邯郸高一检测]下列措施不属于防止离心现象造成危害的是(　　)
解析：公路上的减速带是为了防止汽车超速而产生危险，不属于防止离心现象造成危害；砂轮外侧加防护罩是为了避免砂轮转速过大发生离心现象而分裂飞出；链球运动场地安装防护网是为了防止链球离心飞出而造成危害；弯道限速是为了防止汽车车速过大发生离心现象，造成翻车或侧滑．故选A.
2.(多选)如图所示，航天员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完全失重状态，下列说法正确的是(　　)A．航天员仍受重力的作用B．航天员受力平衡C．航天员所受重力等于所需的向心力D．航天员不受重力的作用
解析：做匀速圆周运动的空间站中的航天员，所受重力全部提供其做圆周运动的向心力，处于完全失重状态，并非航天员不受重力作用，A、C正确，B、D错误．
3．(多选)火车在铁轨上转弯可以视为做匀速圆周运动，火车速度提高易使外轨受损．为解决火车高速转弯时使外轨受损这一难题，你认为理论上可行的措施是(　　)A．减小弯道半径B．增大弯道半径C. 适当减小内外轨道的高度差D．适当增加内外轨道的高度差
4．如图所示为高速公路某弯道处，该段公路宽度为16 m，内外侧的高度差为2 m，某车道设计安全时速为108 km/h(无侧滑趋势)．已知角度较小时，角的正切值近似等于正弦值，g取10 m/s2.该车道的转弯半径为(　　)A．500 m B．720 mC．700 m D．520 m