中小学教育资源及组卷应用平台 高中物理必修二素养提升学案 第六章 圆周运动 6.4 生活中的圆周运动 【课标解读】 1．能根据所学知识分析生活中的圆周运动现象。 2．知道航天器中的失重现象。 3．观察生活中的离心现象，知道离心运动产生的原因，了解在生活中的应用及带来的危害。 【核心素养】 一．知识与技能 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形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题； 2. 知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的防止和应用； 二．过程与方法 1.通过定性分析火车外轨比内轨高的原因，提高学生的分析和概括能力； 2.经历科学探究的过程，体验科学探究的思维方法，培养学生观察、分析的能力。 3．情感态度与价值观 1.通过定性定量分析火车转弯、汽车过拱形桥问题，培养他们谦虚好学的思想和实事求是的态度。 2.培养学生应用数学方法解决物理问题的科学思维方法，培养学生的创造性思维过程以及初步的观察、分析和概括能力。 【思维脉络】 【课前预习】 1. 判断下列是否是否正确。 (1)铁路的弯道处，内轨高于外轨。(×) (2)火车转弯时的向心力一定是重力与铁轨支持力的合力提供的。(×) (3)汽车驶过拱形桥顶部时，对桥面的压力等于车重。(×) (4)汽车行驶至凹形桥底部时，对桥面的压力大于车重。(√) (5)绕地球做匀速圆周运动的航天器中的航天员处于完全失重状态，故不再受重力。(×) (6)做离心运动的物体可以沿半径方向向外运动。(×) 2. (2021·河南高一月考)如图所示，一位乘客乘坐摩天轮在竖直平面内做匀速圆周运动，下列判断中正确的是( C ) A．乘客始终受三个力作用 B．乘客的向心加速度方向总是不变 C．乘客的向心力总是与速度垂直 D．乘客在最高点处于超重状态 解析：乘客在最低点和最高点只有重力与座椅的支持力作用，故A错误；做匀速圆周运动的物体向心加速度方向始终指向圆心，由牛顿第二定律可知，向心力的方向也始终指向圆心即总是与速度垂直，故B错误，C正确；乘客在最高点合力方向竖直向下，则处于失重状态，故D错误。 3. 游乐场的旋转盘上，开始时有的人离转轴近一些，有的人离转轴远一些(如图)。当旋转盘加速时，哪些人更容易发生滑动？为什么？ 解析：离轴远一些的人更容易滑动。根据向心力公式F＝mω2r可知，旋转盘上的人角速度一样，离轴越远，所需向心力越大，转盘上的人所需向心力都是由人与转盘间的摩擦力提供，所以离轴越远，越容易滑动。 【互动探究】 探究一? 火车转弯问题 【情境导入】 摩托车在水平道路上转弯(图甲)和火车转弯(图乙)，它们的共同点是什么？提供向心力的方式一样吗？铁路弯道处铁轨有什么特点？ 提示：共同点：摩托车在平直公路转弯和火车转弯都需要向心力。 摩托车转弯时由摩擦力提供向心力，火车质量太大，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损，需要设置特别的轨道，使外轨高于内轨，使火车受到的重力、支持力的合力提供向心力。 【要点提炼】 1．火车车轮的特点 火车的车轮有凸出的轮缘，火车在铁轨上运行时，车轮与铁轨有水平与竖直两个接触面，这种结构特点，主要是避免火车运行时脱轨，如图所示。 2．火车弯道的特点 弯道处外轨高于内轨，火车在行驶过程中，重心高度不变，即火车的重心轨迹在同一水平面内，火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心。 3．火车转弯的向心力来源 火车速度合适时，火车只受重力和支持力作用，火车转弯时所需的向心力完全由支持力和重力的合力来提供。如图所示。 即mgtan θ＝m， 解得v0＝。 4．轨道轮缘压力与火车速度的关系 (1)当火车行驶速率v等于规定速度v0时，内、外轨道对轮缘都没有侧压力。 (2)当火车行驶速度v大于规定速度v0时，火车有离心运动趋势，故外轨道对轮缘有侧压力 ... ...
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