第4节 生活中的圆周运动 学习目标 核心素养形成脉络 1.会分析具体圆周运动问题中向心力的来源，能解决生活中的圆周运动问题． 2．了解航天器中的失重现象及原因． 3．了解离心运动及物体做离心运动的条件，知道离心运动的应用及危害. 一、火车转弯 1．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，具有向心加速度，由于其质量巨大，因此需要很大的向心力． 2．转弯处内外轨一样高的缺点 如果转弯处内外轨一样高，则由外轨对轮缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损． 3．铁路弯道的特点 (1)转弯处外轨略高于内轨． (2)铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道的内侧． (3)铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向轨道的圆心，它提供了火车以规定速度行驶时的向心力． 二、汽车过拱形桥 1．汽车过凸形桥 汽车在凸形桥最高点时，如图甲所示，向心力Fn＝mg－FN＝，汽车对桥的压力FN′＝FN＝mg－，故汽车在凸形桥上运动时，对桥的压力小于汽车的重力． 2．汽车过凹形桥 汽车在凹形桥最低点时，如图乙所示，向心力Fn＝FN－mg＝，汽车对桥的压力FN′＝FN＝mg＋，故汽车在凹形桥上运动时，对桥的压力大于汽车的重力． 三、航天器中的失重现象 1．向心力分析：宇航员受到的地球引力与座舱对他的支持力的合力提供向心力，mg－FN＝m，所以FN＝mg－m. 2．完全失重状态：当v＝时，座舱对宇航员的支持力FN＝0，宇航员处于完全失重状态． 四、离心运动 1．定义：做圆周运动的物体沿切线飞出或逐渐远离圆心的运动． 2．原因：向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力． 3．离心运动的应用和防止 (1)应用：离心干燥器；洗衣机的脱水桶；离心制管技术． (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． 思维辨析 (1)车辆在水平路面上转弯时，所受重力与支持力的合力提供向心力．( ) (2)车辆在水平路面上转弯时，所受摩擦力提供向心力．( ) (3)车辆在“内低外高”的路面上转弯时，受到的合力可能为零．( ) (4)车辆按规定车速通过“内低外高”的弯道时，向心力是由重力和支持力的合力提供的．( ) (5)汽车在水平路面上匀速行驶时，对地面的压力等于车重，加速行驶时大于车重．( ) (6)汽车在拱形桥上行驶，速度小时对桥面的压力大于车重，速度大时压力小于车重．( ) 提示：(1)× (2)√ (3)× (4)√ (5)× (6)× 基础理解 (1)同一辆汽车先后经过凹形区域和凸形区域，在哪一区域汽车对地面的压力更大？ (2)①空间站中的物体为什么能飘浮在空中？ ②空间站中的宇航员为什么躺着与站着一样舒服？ ③我国宇航员王亚平为什么能在空间站做“水球”实验？ 提示：(1)经过凹形区域汽车对地面的压力更大 (2)空间站中的物体处于完全失重状态 火车的弯道问题 问题导引 火车在铁轨上转弯可以看成是匀速圆周运动，如图所示． 重力G与支持力FN的合力F是使火车转弯的向心力． 请思考下列问题： (1)火车转弯处的铁轨有什么特点？火车受力如何？运动特点如何？ (2)火车以规定的速度转弯时，什么力提供向心力？ (3)火车转弯时速度过大或过小，会对哪侧轨道有侧压力？ [要点提示] (1)火车转弯处，外轨高于内轨；由于外轨高于内轨，火车所受支持力的方向斜向上，火车所受支持力与重力的合力可以提供向心力；火车转弯处虽然外轨高于内轨，但火车在行驶的过程中，中心的高度不变，即在同一水平面内做匀速圆周运动，即火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心． (2)火车以规定的速度转弯时，重力和支持力的合力提供向心力． (3)火车转弯时速度过大会对轨道外侧有压力，速度过小会对轨道内侧有压力． 【核心深化】 1．火车在弯道上的运动特点 火车在弯道上运动时实际上是在水平面内 ... ...
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