生活中的圓周運動高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊

生活中的圓周運動年級：高一學(xué)科：高中物理（人教版）F“供需"平衡物體做勻速圓周運動受力分析:提供物體做勻速圓周運動的力做勻速圓周運動所需求的向心力勻速圓周運動解題思路從“供”“需"兩方面研究做圓周運動的物體TGF實例研究1——火車轉(zhuǎn)彎2013年西班牙列車脫軌事故火車轉(zhuǎn)彎多少速度是合理的呢？“本來速度應(yīng)該是80km/h,我開到了190km/h”火車轉(zhuǎn)彎限速火車車輪的構(gòu)造突出的輪緣實例研究1——火車轉(zhuǎn)彎NFNG外軌對輪緣的彈力內(nèi)軌外軌①水平彎道（內(nèi)外軌道一樣高）缺點：由于火車質(zhì)量很大，故輪緣和外軌間的彈力很大，鐵軌容易損壞、變形，火車側(cè)翻?！肮┬琛逼胶鈱嵗芯?——火車轉(zhuǎn)彎真實鐵路轉(zhuǎn)彎處：外軌高于內(nèi)軌實例研究1——火車轉(zhuǎn)彎實驗?zāi)M：“彈珠飛車”模型實例研究1——火車轉(zhuǎn)彎實驗?zāi)M：“彈珠飛車”模型實例研究1——火車轉(zhuǎn)彎向心力恰好由重力G和支持力FN的合力提供FN②外軌略高于內(nèi)軌（傾斜軌道）θ“完美”的過彎實例研究1——火車轉(zhuǎn)彎

所需向心力Fn=F“供需”平衡提供的力當(dāng)v=v0時：②當(dāng)v<v0時：輪緣不受側(cè)向壓力輪緣受到內(nèi)軌向外的擠壓力F內(nèi)

>③

當(dāng)v>v0時：輪緣受到外軌向內(nèi)的擠壓力<F外θ思考：汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時，向心力由什么力提供呢？思考：如果汽車的速度過大，會出現(xiàn)什么情況呢？有什么解決方法？解決方法：

把轉(zhuǎn)彎處的道路修成外高內(nèi)低。（再次供需平衡）FNFGGfFNFn=f =“供需”不平衡，所需向心力很大，摩擦力提供不足。高速轉(zhuǎn)彎處自行車賽道思考：高速過彎道需要改變軌道。你是否能找到第二種方法，不改變軌道的前提下使火車既能提速過彎道又保證安全？

擺式列車在轉(zhuǎn)彎時可以側(cè)向擺動，可在彎曲路段高速駛過，無需減速。實例研究2——汽車過橋如果坐車駛過以下路段，你會有什么樣的感受？FN’＞mg凹形橋由牛頓第三定律得超重“供需”平衡GFN拱形橋由牛頓第三定律得

失重FN’＜mgROROvGFN模型總結(jié)：汽車過兩類橋最低點/最高點對橋的壓力模型總結(jié)：汽車過兩類橋最低點/最高點對橋的壓力模型總結(jié)：汽車過兩類橋最低點/最高點對橋的壓力由牛頓第三定律得GFN拱形橋ROv

當(dāng)FN'=0時，重力作為向心力.汽車接下來將做初速度水平，只受重力的平拋運動v2Rmg＝mv↑FN'↓思考：在拱形橋上速度可以無限大嗎？如果有最大速度，最大是多少?如果把地球看成一個巨大的拱橋，速度大到一定程度時，會發(fā)生什么？

當(dāng)FN'=0時，僅有重力作向心力.地面對車的支持力為0v2Rmg＝mv2RFN＝mg－m【情景研究】宇宙飛船繞地球做勻速圓周運動，假設(shè)它的線速度的大小為v，軌道半徑近似等于地球半徑R，航天員受到的地球引力近似等于他在地面測得的體重mg，求此時座艙對航天員的支持力是多少？v2Rmg－FN＝m當(dāng)時，座艙對航天員的支持力FN＝0——航天員處于完全失重mg

FN

實例研究3——航天器中的失重現(xiàn)象實例研究3——航天器中的失重現(xiàn)象

失重并不是因為離地球太遠(yuǎn)，擺脫了地球引力。相反正由于地球引力存在，才使得航天員可能做環(huán)繞地球的圓周運動。思考：完全失重是不是擺脫了地球引力？v2Rmg＝m供需不平衡會怎樣？FN

GFNvGFNv實例研究1——火車轉(zhuǎn)彎實例研究2——汽車過橋?qū)嵗芯?——航天器中的失重現(xiàn)象mg

FN

做圓周運動的物體，由于慣性，總有沿著切線方向飛出去的傾向。Ao模型討論：繩拴小球在水平面上做勻速圓周運動時，小球所需向心力由形變的繩產(chǎn)生的彈力提供。若m、r、ω一定，向心力F=mω2r思考1：若突然松手，小球?qū)⒃鯓舆\動？思考2：若繩的拉力F小于它做圓周運動所需的向心力，小球?qū)⒃鯓舆\動沿著切線飛出雖然不會沿著切線飛去，也會逐漸遠(yuǎn)離圓心Ao4.離心運動

做圓周運動的物體，在所受合外力突然消失或不足以提供圓周運動所需向心力時，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運動，這種運動就叫離心運動。供需關(guān)系運動情況F供=F需向F供=0F供<F需向F供>F需向圓周運動切線方向離心運動近心運動離心拋擲離心脫水離心分離離心甩干離心運動的應(yīng)用離心運動的防止

高速轉(zhuǎn)動的砂輪不能超過允許的最大轉(zhuǎn)速，否則內(nèi)部分子間相互作用力不足以提供所需向心力，離心運動使它們破裂

水平公路上行駛的汽車，如果轉(zhuǎn)彎速度過大，所需向心力很大，大于最大靜摩擦力，汽車將做離心運動而造成事故。所以汽車在彎道時不能超過規(guī)定的車速。

離心運動的防止例題：如圖所示是摩托車比賽轉(zhuǎn)彎時的情形,轉(zhuǎn)彎處路面常是外高內(nèi)低,摩托車轉(zhuǎn)彎有一個最大安全速度,若超過此速度,摩托車將發(fā)生滑動.對于摩托車滑動的問題,下列論述正確的是(

)A.摩托車一直受到沿半徑方向向內(nèi)的向心力作用B.摩托車所受外力的合力小于所需的向心力C.摩托車將沿其線速度的方向沿直線滑去D.摩托車將沿其半徑方向沿直線滑去B

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