生活中的圓周運(yùn)動(dòng)高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

生活中的圓周運(yùn)動(dòng)年級(jí)：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(yùn)動(dòng)受力分析:提供物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的力做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需求的向心力勻速圓周運(yùn)動(dòng)解題思路從“供”“需"兩方面研究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體TGF實(shí)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(lái)速度應(yīng)該是80km/h,我開(kāi)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(shí)例研究1——火車轉(zhuǎn)彎NFNG外軌對(duì)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(diǎn)：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?shí)例研究1——火車轉(zhuǎn)彎真實(shí)鐵路轉(zhuǎn)彎處：外軌高于內(nèi)軌實(shí)例研究1——火車轉(zhuǎn)彎實(shí)驗(yàn)?zāi)M：“彈珠飛車”模型實(shí)例研究1——火車轉(zhuǎn)彎實(shí)驗(yàn)?zāi)M：“彈珠飛車”模型實(shí)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(guò)彎實(shí)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(shí)：②當(dāng)v<v0時(shí)：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(shí)：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(shí)，向心力由什么力提供呢？思考：如果汽車的速度過(guò)大，會(huì)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(guò)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(guò)彎道又保證安全？

擺式列車在轉(zhuǎn)彎時(shí)可以側(cè)向擺動(dòng)，可在彎曲路段高速駛過(guò)，無(wú)需減速。實(shí)例研究2——汽車過(guò)橋如果坐車駛過(guò)以下路段，你會(huì)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(guò)兩類橋最低點(diǎn)/最高點(diǎn)對(duì)橋的壓力模型總結(jié)：汽車過(guò)兩類橋最低點(diǎn)/最高點(diǎn)對(duì)橋的壓力模型總結(jié)：汽車過(guò)兩類橋最低點(diǎn)/最高點(diǎn)對(duì)橋的壓力由牛頓第三定律得GFN拱形橋ROv

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

當(dāng)FN'=0時(shí)，僅有重力作向心力.地面對(duì)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(yùn)動(dòng)，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(cè)得的體重mg，求此時(shí)座艙對(duì)航天員的支持力是多少？v2Rmg－FN＝m當(dāng)時(shí)，座艙對(duì)航天員的支持力FN＝0——航天員處于完全失重mg

FN

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

失重并不是因?yàn)殡x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(yùn)動(dòng)。思考：完全失重是不是擺脫了地球引力？v2Rmg＝m供需不平衡會(huì)怎樣？FN

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

FN

做圓周運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)時(shí)，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\(yùn)動(dòng)？思考2：若繩的拉力F小于它做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，小球?qū)⒃鯓舆\(yùn)動(dòng)沿著切線飛出雖然不會(huì)沿著切線飛去，也會(huì)逐漸遠(yuǎn)離圓心Ao4.離心運(yùn)動(dòng)

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

高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪不能超過(guò)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(yùn)動(dòng)使它們破裂

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

離心運(yùn)動(dòng)的防止例題：如圖所示是摩托車比賽轉(zhuǎn)彎時(shí)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(gè)最大安全速度,若超過(guò)此速度,摩托車將發(fā)生滑動(dòng).對(duì)于摩托車滑動(dòng)的問(wèn)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

課堂小結(jié)GF