第7节生活中的圆周运动.doc

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第7节 生活中的圆周运动
活动目标：
1．能定性分析火车转弯外轨比内轨高的原因
2．能定量分析汽车过拱形桥最高点与凹形桥最低点的压力问题
3．知道离心运动及产生的条件，了解离心运动的应用和防止
活动过程：
活动一：结合对课本知识的预习，能定性分析火车铁轨弯道问题
火车转弯

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（1）车轮的介绍

（2）当火车内外轨道高度相同时，转弯所需的向心力由 提供

（3）思考1：存在问题：

（4）思考2：如何解决：

此时，转弯所需的向心力由 提供

（5）求出对应的速度v0

（6）若转弯的速度v> v0 或 v< v0火车轮缘与铁轨之间有没侧向弹力？力的方向如何？

【即时训练1】火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半径与火车速度确定。若在某转弯处规定行驶速度为v，则下列说法中正确的是（ ）
①当以v的速度通过此弯路时，火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力
②当以v的速度通过此弯路时，火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力
③当速度大于v时，轮缘挤压外轨
④当速度小于v时，轮缘挤压外轨
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【课后思考】
汽车转弯

(1)当路面水平时转弯所需的向心力由 提供
(2)在高速公路的转弯处，公路外沿设计的比内沿略高，若汽车以规定行驶速度转弯时，汽车转弯的向心力由 提供。
活动二：结合对课本知识的预习，能定量分析汽车过拱形桥最高点与凹形桥最低点的压力问题
例：一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=80 m的一段圆弧形桥面，（重力加速度 g=10m/s2）求：
（1）若桥面为凸形，汽车以10 m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大？
（2）若桥面为凹形，汽车以20 m/s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大？
解析（1）汽车过拱形桥

思考：①汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？

②如果汽车速度大于等于这个速度时会发生什么现象？

（2）汽车过凹形桥

活动三：航天器中的失重现象
地球可以看做一个巨大的弧面，圆弧半径为地球半径R，当车速达到某一值时，是否会出现FN=0的情况？此时航天员与座舱之间有无压力？

当，座舱对航天员的支持力为0，航天员处于完全失重状态！
知识拓展：有人把航天器失重的原因说成是它离地球太远，从而摆脱了地球引力，这种说法对吗？
正是由于地球引力的存在，才使航天器连同其中的人和物体绕地球做圆周运动。
活动四：结合对课本知识的预习，知道离心运动及产生的条件
下图是生活中的一些离心现象。

【归纳小结】
（1）什么叫做离心运动？

（2）离心运动产生的原因（条件）：

（3）结合对离心运动的理解，将合外力F合与向心力F向＝ma＝m＝mrω2＝mr的关系填入下面的图中。
【即时训练2】如图所示，光滑水平面上，小球m在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，关于小球运动情况的说法正确的是（　　）
A．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动
B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动
C．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动
D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做近心运动
【课堂反馈】

θ
1．如图，在高速公路的拐弯处，路面筑得外高内低，即当车向左拐弯时，司机右侧的路面比左侧的要高一些，路面与水平面间的夹角为θ。设拐弯路段是半径为R的圆弧，要使车速为v时车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于0，下列关系式中正确的是（ ）
A.  B. C. D.
2．公路急转弯处通常是交通事故多发地带。如图，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为vc时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势。则在该弯道处（ ）
A．路面外侧高内侧低
B．车速只要低于vc，车辆便会向内侧滑动
C．车速虽然高于vc，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动
D．当路面结冰时，与未结冰时相比， v0的值变小
3．一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,由于轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是( )
A．a处  B．b处  
C．c处    D．d处
4． 杂技演员表演“水流星”，在长为1.6 m的细绳的一端，系一个与水的总质量为m＝0.5 kg的盛水容器，以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示，若“水流星”通过最高点时的速率为4 m/s，则下列说法正确的是(g＝10 m/s2) (　　)
A．“水流星”通过最高点时，有水从容器中流出
B．“水流星”通过最高点时，绳的张力及容器底部受到的压力均为零
C．“水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用
D．“水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为5 N
5．有一种大型游戏器械，它是一个圆形大筒，筒壁竖直，游客进入容器后靠筒壁站立，当圆筒开始转动后，转速加快到一定程度时，突然地板塌落，游客发现自己没有落下去，这是因为（ ）
A．游客受到的筒壁的作用力垂直于筒壁
B．游客处于失重状态
C．游客受到的摩擦力等于重力
D．游客随着转速的增大有沿壁向上滑动的趋势
曲线运动◎第5页（共5页）