高中物理人教版 (2019)必修 第二册第六章 圆周运动4 生活中的圆周运动达标测试

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\l "_Tc31469" 二、 【圆周运动临界条件知识点梳理】 PAGEREF _Tc31469 \h 5
\l "_Tc6820" 三、 【航天器中的失重现象知识点梳理】 PAGEREF _Tc6820 \h 12
\l "_Tc24289" 四、 【向心运动和离心运动知识点梳理】 PAGEREF _Tc24289 \h 13
【生活中的圆周运动知识点梳理】
火车转弯
1. 运动特点
火车转弯时做圆周运动，具有向心加速度。由于火车的质量很大，所以需要很大的向心力。
2. 向心力的来源分析
(1)如果铁路弯道的内外轨一样高，火车转弯时，外轨对外侧车轮的轮缘的弹力是
火车转弯所需向心力的主要来源，这样铁轨和车轮极易受损。

(2)如果在弯道处使外轨略高于内轨，火车以规定的行驶速度v0转弯时，所需的向心力几乎完全由重力和铁轨对火车的支持力的合力提供，即mg tan θ=mv02r，转弯时的速度v0=grtanθ (r为弯道半径，θ为轨道所在平面与水平面的夹角)。θ较小时，tan θ
≈sin θ，而sin θ=hL，故v0=ghrL (h是两轨道的高度差，L是两轨道间的距离，且L是一个定值)。
3. 轨道侧压力分析
(1)当火车转弯速度v=v0时，所需的向心力由重力和支持力的合力提供，此时轮缘对
内、外轨均无侧向压力。
(2)当火车转弯速度v>v0时，所需向心力大于重力和支持力的合力沿水平方向的分力，外轨对轮缘有向里的侧向压力。
(3)当火车转弯速度vgRtanθ时，摩擦力将产生沿斜面向下的分力(类似于外轨对火车轮缘的弹力)；若车速满足0