5.7 《生活中的圆周运动》
【学习目标】
1.能定性分析火车外轨比内轨高的原因，能定量分析汽车过拱桥最高点和凹桥最低点的压力问题，
知道航天器的失重现象和离心运动。
2.学会分析圆周运动的方法，培养理论联系实际的能力，能用所学知识分析和处理生产和生活中的具体实例。 【教学重点】
1.理解向心力是一种效果力。
2.在具体问题中能找到是谁提供向心力的，并结合牛顿运动定律求解有关问题。 【教学难点】
1.具体问题中向心力的来源。 2.对变速圆周运动的理解和处理。 【自主学习】 一、火车转弯
火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于0，那么当火车转弯时，说它做圆周运动，那么是什么力提供火车的向心力呢？是由轮缘和外轨的挤生的外轨对轮缘的弹力提供向心力，由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的作用力很大，易损害铁轨。所以，实际的弯道处的情况，如图： a.外轨 内轨。
b.此时火车的支持力FN的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧。 c.此时 的合力提供火车转弯所需的向心力。
d.转弯处要选择内外轨适当的高度差，使转弯时所需的向心力完全由 来提供，这样外轨就不受轮缘的挤压了。 二、汽车过桥问题 ⑴拱形桥
如图，若汽车在拱桥上以速度v前进，桥面的圆弧半径为R，求汽车过桥的最高点时对桥面的压力？ 解析：第一步：请在右图上对车受力分析（竖直方向）
第二步：列方程 第三步：求支持力FN 第四步：由牛顿第三定律求压力FN?
⑵当汽车以相同的速率分别行驶在凸形桥的最高点和凹形桥的最低点时，汽车对桥的压力的区别
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我们压产相互
内容 项目 受力分析图 凸形桥 凹形桥 以a方向为 正方向，根据 牛顿第二定 律列方程 vmg－FN1＝m rvFN1＝mg－m rFN1′＝FN1 22vFN2－mg＝m rvFN2＝mg＋m rFN2′＝FN2 v＝mg＋m rv增大，FN2′增大，只要v≠0，FN1′ 如果把地球看成是一个巨大的拱形桥，当飞船的速度v为 时，航天器所受的支持力FN＝0，座舱对航天员的支持力为0，航天员处于 状态。 三、离心运动 定义：做圆周运动的物体，在所受合外力 提供圆周运动所需要的向心力的情况下，将远离圆心运动出去，这种运动叫做离心运动。 【合作探究】 探究一：火车转弯和汽车转弯的问题 问题1：如图，火车在拐弯处的外轨略高于内轨，设内外轨间的距离为L，内外度差为h，火车转弯的半径为R，设火车转弯的规定速度为v0时，内外轨道对轮侧压力。求：火车转弯时的规定速度v0多大？ 探究二：汽车过桥问题 问题2：一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=90m的一段凸形圆弧形 轨的高缘没有 桥 2 面，重力加速度g=10m／s。求： (1)汽车以l0m／s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大? (2)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？ 问题3：一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=90m的一段凹形圆弧形桥面。求：汽车以l0m／s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大? （g=10m／s） 【自我检测】 1.在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了（ ） A.减轻火车轮子挤压外轨 B.减轻火车轮子挤压内轨 C.使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需向心力 D.限制火车向外脱轨 2．一汽车通过拱形桥顶点时速度为10 m/s，车对桥顶的压力为车重的 有压力，车速至少为（ ） A．15 m/s B．20 m/s C．25 m/s D．30 m/s 3.下列属于离心现象的是（ ） A.投篮球 B.投掷标枪 C.用洗衣机脱去湿衣服中的水 D.旋转雨伞甩掉雨伞上的水 2 2 3，要使汽车通过桥顶时对桥面没4v 3 2019-2020学年高考物理模拟试卷 一、单项选择题：本题共10小题，每小题3分，共30分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的 1．物块M在静止的传送带上匀加速下滑时，传送带突然转动，传送带转动的方向如图中箭头所示.则传送带转动后( ) A．M减速下滑 B．M仍匀加速下滑，加速度比之前大 C．M仍匀加速下滑，加速度与之前相同 D．M仍匀加速下滑，加速度比之前小 2．光滑绝缘水平面上固定一半径为R、带正电的球体A（可认为电荷量全部在球心），另一带正电的小球B以一定的初速度冲向球体A，用r表示两球心间的距离，F表示B小球受到的库仑斥力，在r＞R的区域内，下列描述F随r变化关系的图象中可能正确的是（ ） A． B． C． D． 3．天津市有多条河流，每条河流需要架设多座桥梁。假如架设桥梁的每一个桥墩有两根支柱，每根支柱都是用相同横截面积的钢筋混凝土铸造。按照下列角度设计支柱，能使支柱的承重能力更强的是 A． B． C． D． 4．在如图所示的位移图象和速度图象中，给出的四条图线甲、乙、丙、丁分别代表四辆车由同一地点向同一方向运动的情况，则下列说法正确的是（ ） 4 A．甲车做曲线运动，乙车做直线运动 B．0～t1时间内，甲车通过的路程大于乙车通过的路程 C．丁车在t2时刻领先丙车最远 D．0～t2时间内，丙、丁两车的平均速度相等 5．如图所示，真空中有一个半径为R，质量分布均匀的玻璃球，频率为?的细激光束在真空中沿直线BC传播，并于玻璃球表面的C点经折射进入玻璃球，并在玻璃球表面的D点又经折射进入真空中，已知 ?COD?120?，玻璃球对该激光的折射率为3，则下列说法中正确的是（ ） A．出射光线的频率变小 B．改变入射角?的大小，细激光束可能在玻璃球的内表面发生全反射 C．此激光束在玻璃中穿越的时间为t?D．激光束的入射角为?=45° 6．如图所示，金属棒MN两端由等长的轻质绝缘细线水平悬挂，处于垂直纸面水平向里的匀强磁场中，棒中通有由M到N的恒定电流I，细线的拉力不为零，两细线竖直．现将匀强磁场磁感应强度B大小保持不变，方向缓慢地转过90°变为竖直向下，在这个过程中( ) 3R（c为真空中的光速） c A．细线向纸面内偏转，其中的拉力一直增大 B．细线向纸面外偏转，其中的拉力一直增大 C．细线向纸面内偏转，其中的拉力先增大后减小 D．细线向纸面外偏转，其中的拉力先增大后减小 7．理想变压器的输入端、输出端所连接电路如图所示，图中交流电源的电动势e=311sin(100πt)V，三只灯泡完全相同。当电键S1、S2均断开时，交流电源的输出功率为理想变压器输出功率的3倍。下列各说法中 5
高中物理第五章生活中的圆周运动导
