高中物理 5.7生活中的圆周运动导学案新人教版必修.doc

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1、5.7生活中的圆周运动课前自主预习1.火车转弯的问题火车在弯道上运动时实际做圆周运动，因而具有，由于火车质量巨大，需要很大的，使外轨略于内轨，使得火车所受的和的合外力F合供向心力。（1）当v=v0时，内外轨均受侧向挤压的力；（2）当v>v0时，轨受到侧向挤压的力；（3）当v时，汽车将脱离桥面做平抛运动，发生

2、危险。由牛顿第三定律知，汽车对桥面的压力大小FN′等于支持力FN，即FN′≤mg。（2）汽车过凹桥如图所示，汽车经过凹桥最低点时，由牛顿第二定律得：即FN=。由此可知汽车对桥的压力其本身重力，则凹桥容易被压垮，因而实际中造拱桥而不造凹桥。同理汽车在过凹坑时所受作用力大于自身重力而易爆胎。半径越小的坑，越容易爆胎。3.航天器中的失重现象宇宙航天员在宇宙飞船中受到地球引力和飞船座舱对他的支持力，其受力如图所示，其中地球引力近似等于重力，则由：得FN=。当飞船绕地球飞行的速度v=时，FN=0，航天员处于完全失重状态。4.离心运动（1）离心现象：如果一个正在做匀速圆周运动的物体，在运动的过

3、程中由于某种原因而受合力或，物体就会由于惯性而逐渐远离运动或沿飞出，这就是离心现象。（2）做圆周运动的物体所受的合外力F合指向圆心，且F合=，或F合=mrw2，物体做稳定的匀速圆周运动；当所受的合外力F合时，即或F合>mrω2时，物体就会向内侧偏移而脱离圆轨道，做“近心”运动；当所受的合外力F合时，即或F合

4、托车、火车转弯时若做离心运动则易造成交通事故。砂轮转动时发生部分砂块做离心运动而造成人身伤害。因此都应对它们进行限速，这样所需离心力较小，不易出现向心力不足的情况，从而避免离心运动的产生。重点难点点拨（一）车辆转弯例1.随着我国综合国力的提高，近几年我国的公路网发展迅猛．在公路转弯处，采用外高内低的斜坡式弯道，可使车辆通过弯道时不必大幅减速，从而提高通过能力且节约燃料．若某处有这样的弯道，其为半径r=100m，路面倾角为θ，tanθ=0.4，取g=10m/s2。（1）求汽车的最佳通过速度，即不出现侧向摩擦时的速度（2）若弯道处侧向动摩擦因数μ=0.5，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，

5、求最大通过速度．变式训练1-1如果高速公路转弯处弯道圆半径R=100m，汽车轮胎与路面间的动摩擦因数μ=0.23.若路面是水平的，问汽车转弯时不发生径向滑动（离心现象）所许可的最大速度vmax为多大？（二）拱形桥问题例2.如图所示，质量m=2.0×104kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为60m，如果桥面承受的压力不得超过3.0×105N，则：（1）汽车允许的最大速率是多少？（2）若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？（g=10m/s2）变式训练2-1半径为R的光滑半圆球固定在水平面上，顶部有一小物体m，如图所示，今给小物体一个水平初速度v

6、0＝，则物体将（　　）A．沿球面滑至M点B．先沿球面滑至某点N再离开球面做斜下抛运动C．按半径大于R的新圆弧轨道运动D．立即离开半球面作平抛运动（三）离心运动例3物体做离心运动时，其运动轨迹（）A.一定是直线B.一定是曲线C.可能是一个圆D.可能是直线也可能是曲线变式训练3-1下列关于现象的说法中正确的是（）A.当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象B.做匀速圆周运动运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将做背离圆心的圆周运动C.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将沿切线做直线运动D.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失时，它将做曲线运动（四）

7、圆周运动两种常见的轨道模型——“轻绳”和“轻杆”模型例4绳系着装有水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，水的质量m=0.5kg，绳长L=60cm，求：（1）最高点水不流出的最小速率；（2）水在最高点速率v=3m/s时，水对桶底的压力。变式训练4-1如图所示，长度为L=0.50m的轻质细杆OA，A端有一质量为m=3.0kg的小球，如图所示，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率是v=2.0m/s，则细杆OA受到（g取10m/s2）()A.6.0N的拉