7生活中的圆周运动第五章曲线运动学习目标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.内容索引重点探究启迪思维探究重点达标检测检测评价达标过关自主预习预习新知夯实基础自主预习一、铁路的弯道一、铁路的弯道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，具有加速度，由于其质量巨大，因此需要很的向心力.2.转弯处内外轨一样高的缺点如果转弯处内外轨一样高，则由对轮缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损.向心大外轨3.铁路弯道的特点(1)转弯处略高于.(2)铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道的.(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，它提供了火车以规定速度行驶时的.外轨内轨内侧圆心向心力汽车过凸形桥汽车过凹形桥受力分析向心力FnFn二、拱形桥二、拱形桥mgFNFNmg对桥的压力FN_FN_结论汽车对桥的压力汽车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力_汽车对桥的压力汽车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力_小于越小大于越大三、航天器中的失重现象三、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，所以FN.2.完全失重状态：当v时，座舱对宇航员的支持力FN0，宇航员处于状态.mgFN完全失重四、离心运动四、离心运动1.定义：做圆周运动的物体沿切线飞出或做圆心的运动.2.原因：向心力突然或合力不足以提供.3.离心运动的应用和防止(1)应用：离心干燥器；洗衣机的；离心制管技术.(2)防止：汽车在公路转弯处必须；转动的砂轮、飞轮的转速不能太高.逐渐远离所需的向心力消失脱水筒限速行驶即学即用即学即用1.判断下列说法的正误.(1)铁路的弯道处，内轨高于外轨.()(2)汽车行驶至凸形桥顶部时，对桥面的压力等于车重.()(3)汽车行驶至凹形桥底部时，对桥面的压力大于车重.()(4)绕地球做匀速圆周运动的航天器中的宇航员处于完全失重状态，故不再受重力.()(5)航天器中处于完全失重状态的物体所受合力为零.()(6)做离心运动的物体可以沿半径方向向外运动.()答案2.飞机由俯冲转为拉起的一段轨迹可看成一段圆弧，如图1所示，飞机做俯冲拉起运动时，在最低点附近做半径为r180m的圆周运动，如果飞行员质量m70kg，飞机经过最低点P时的速度v360km/h，则这时飞行员对座椅的压力大小约为_.(g取10m/s2)图1答案4589N解析重点探究导学探究导学探究设火车转弯时的运动为匀速圆周运动.(1)如果铁路弯道的内外轨一样高，火车在转弯时的向心力由什么力提供？会导致怎样的后果？答案一、火车转弯问题答答案案如果铁路弯道的内外轨一样高，火车在竖直方向所受重力与支持力平衡，其向心力由外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，对轮缘产生的弹力来提供(如图甲)；由于火车的质量太大，轮缘与外轨间的相互作用力太大，会使铁轨和车轮极易受损.(2)实际上在铁路的弯道处外轨略高于内轨，试从向心力的来源分析这样做的优点.答案答答案案如果弯道处外轨略高于内轨，火车在转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧，它与重力G的合力指向圆心，为火车转弯提供一部分向心力(如图乙)，从而减轻轮缘与外轨的挤压.(3)当轨道平面与水平面之间的夹角为，转弯半径为R时，火车行驶速度多大轨道才不受挤压？(重力加速度为g)答案答案答案火车受力如图丙所示，则(4)当火车行驶速度vv0时，轮缘受哪个轨道的压力？当火车行驶速度vv0时，重力和支持力的合力提供的向心力不足，此时外侧轨道对轮缘有向里的侧向压力；当火车行驶速度vv0时，外轨道对轮缘有侧压力.(3)当火车行驶速度vmr2或F合，物体做半径变小的近心运动，即“提供过度”，也就是“提供”大于“需要”.若0F合mr2或0F合，则合外力不足以将物体拉回到原轨道上，而做离心运动，即“需要”大于“提供”或“提供不足”.若F合0，则物体做直线运动.图11例例4如图11所示是摩托车比赛转弯时的情形，转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将发生滑动.关于摩托车滑动的问题，下列论述正确的是 A.摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用B.摩托车所受外力的合力小于所需的向心力C.摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去D.摩托车将沿其半径方向沿直线滑去解析答案达标检测1.(火火车车转转弯弯问问题题)(多选)全国铁路大面积提速，给人们的生活带来便利.火车转弯可以看成是在水平面内做匀速圆周运动，火车速度提高会使外轨受损.为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题，以下措施可行的是 A.适当减小内外轨的高度差B.适当增加内外轨的高度差C.适当减小弯道半径D.适当增大弯道半径1234答案解析52.(航航天天器器中中的的失失重重现现象象)(多选)航天飞机在围绕地球做匀速圆周运动过程中，关于航天员，下列说法中正确的是 A.航天员受到的重力消失了B.航天员仍受重力作用，重力提供其做匀速圆周运动的向心力C.航天员处于超重状态D.航天员对座椅的压力为零答案解析12345A.B.C.D.3.(离离心心运运动动)在水平公路上行驶的汽车，当汽车以速度v运动时，车轮与路面的静摩擦力恰好等于汽车转弯所需要的向心力，汽车沿如图12所示的圆形路径(虚线)运动.如果汽车转弯速度大于v，则汽车最有可能沿哪条路径运动？ 答案图1212345图134.(汽汽车车过过桥桥问问题题)如图13所示，质量为1t的汽车驶上一个半径为50m的圆形拱桥，它到达桥顶(A点)时的速度为5m/s，此时汽车对桥面的压力大小为_N.此时汽车处于_(填“超重”或“失重”)状态.若汽车接下来行驶遇到一段水平路面和凹形桥面，则在A、B、C三点中，司机为防止爆胎，需要在到达_(填“A”或“B”或“C”)点前提前减速；为了防止汽车腾空离地，需要在到达_(填“A”或“B”或“C”)点前提前减速.(g10m/s2)答案123459500失重CA5.(汽汽车车在在水水平平路路面面的的转转弯弯)高速公路转弯处弯道圆半径R100m，汽车轮胎与路面间的动摩擦因数0.225.若路面是水平的(假设最大静摩擦力可近似看做与滑动摩擦力相等，g取10m/s2).问：(1)汽车转弯时不发生径向滑动(离心现象)所许可的最大速率vm为多大？答案解析12345解解析析在水平路面上转弯，向心力只能由静摩擦力提供，设汽车质量为m，最大静摩擦力可近似看做与滑动摩擦力相等，则Ffmmg，则有mg，vm，代入数据可得：vm15m/s.答案答案15m/s(2)当超过vm时，将会出现什么现象？答案解析12345解解析析当汽车的速度超过15m/s时，需要的向心力增大，大于提供的向心力，也就是说提供的向心力不足以维持汽车做圆周运动，汽车将做离心运动，严重时将会出现翻车事故.答案答案汽车将做离心运动，严重时将出现翻车事故