第3节 圆周运动的实例分析 核心素养导学 物理观念 (1)了解生活中的各种圆周运动现象。 (2)知道离心运动产生的原因。 科学思维 (1)能根据所学知识分析生活中的各种圆周运动现象。 (2)会分析汽车通过拱形桥、旋转秋千和火车转弯等情境中的有关问题。 科学态度与责任 观察生活中的离心现象,了解其在生活中的应用,并知道离心运动所带来的危害;能体会物理学的技术应用对日常生活的影响。 一、汽车通过拱形桥 汽车过凸形桥 汽车过凹形桥 受力 分析 向心力 F合= =m F合= =m 对桥的 压力 N'= N'= 结论 汽车对桥的压力小于汽车的重力,而且汽车速度越大,对桥的压力 汽车对桥的压力大于汽车的重力,而且汽车速度越大,对桥的压力 二、旋转秋千 1.模型处理:旋转秋千可以简化为 模型。 2.分析方法 (1)重力、拉力的合力F合= 。 (2)半径r= 。 (3)合外力提供向心力F合= 。 (4)可以推导出cos α= 。 三、火车转弯 1.火车车轮的结构特点:火车的车轮由水平的踏面和突出的轮缘组成。轮缘置于铁轨的内侧,其侧面与铁轨接触。 作用:轮缘有导向和防止脱轨的作用。 2.火车在弯道上的运动特点:火车在弯道上运动时做圆周运动,由于其质量巨大,因此需要很大的 。 3.向心力的来源 (1)若铁路弯道的内外轨一样高,则由 提供向心力,这样,铁轨和车轮极易受损。 (2)转弯处的外轨略高于内轨,依据规定的行驶速度行驶,由 和 的合力提供向心力。 四、离心运动 1.定义:做圆周运动的物体 飞出或做逐渐远离圆心的运动。 2.原因:向心力突然消失或 提供所需的向心力。 3.离心运动的应用和防止 (1)应用:离心干燥器;洗衣机的脱水筒;离心机。 (2)防止:汽车在公路转弯处必须限速行驶;转动的砂轮、飞轮的转速不能太高。 物体做离心运动不是物体受到离心力的作用,而是外力突然消失或外力不足以提供所需的向心力。 1.某次演习中,一辆战车以恒定的速度在起伏不平的路面上行进。 请对以下结论作出判断: (1)战车在B点和C点时,向心加速度方向都是竖直向上的。 ( ) (2)战车在B点时对路面的压力大于战车的重力。 ( ) (3)战车在C点时对路面的压力小于战车的重力。 ( ) (4)战车在C点时对路面的压力可能为零。 ( ) (5)战车在D处路面加速行驶时,对路面的压力大于战车的重力。 ( ) 2.图甲是某主题公园中的苹果树飞椅,其示意图如图乙所示。钢绳一端系着座椅,另一端固定在上面的转盘上,转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度ω匀速转动时,钢绳与转轴在同一竖直平面内,质量相等的A、B座椅与竖直方向的夹角分别为θ、α,A、B恰好在同一水平面上,不计钢绳所受的重力。分析A、B所受的向心力大小之比为多少 3.火车转弯时外轨与内轨的高度一样吗 火车的车轮设计有什么特点 4.如图所示,是一款滚筒洗衣机及其滚筒,请思考洗衣机是如何将衣服甩干的 新知学习(一) 汽车过拱形桥 [活动探究] 如图甲、乙所示为汽车在凸形桥、凹形路面上行驶的示意图,汽车行驶时可以看作圆周运动。 (1)如图甲,汽车行驶到拱形桥的桥顶时: ①什么力提供向心力 汽车对桥面的压力有什么特点 ②汽车对桥面的压力与车速有什么关系 汽车安全通过拱形桥顶(不脱离桥面)行驶的最大速度是多大 (2)当汽车行驶到凹形路面的最低点时,什么力提供向心力 汽车对路面的压力有什么特点 [系统归纳] 1.汽车过凸形桥 汽车经过最高点时,汽车的重力与桥对汽车支持力的合力提供向心力。如图甲所示。 由牛顿第二定律得:G-N=m,则N=G-m。 汽车对桥的压力与桥对汽车的支持力是一对作用力和反作用力,即N'=N=G-m,因此,汽车对桥的压力小于重力,而且车速越大,压力越小。 ①当0≤v<时,0 ... ...
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