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1、第七节 生活中的圆周运动,在日常生活中，我们经常会见到这样一些现象：舞蹈演员在表演旋转动作时，裙子会张开；在雨中若把伞柄转动一下，伞面上的雨水将会很快地沿伞面运动，到达边缘后雨水将沿,切线方向飞出；满载黄沙或石子的卡车，在急转弯时，部分黄沙或石子会被甩出车流在大都市中穿行，为了解决交通问题，人们在城市中修建了高架桥，使车辆的运行更加流畅你是否注意到，转弯处的路面并不是水平的，而是外侧偏高？,1能够分析具体问题中向心力的来源，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其原因 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和危害,课前预习,一、铁路的弯道 1火车转弯时的运动特点
2、 火车转弯时做的是_运动，因而具有向心加速度，需要_ 2向心力的来源 转弯处_略高于_，适当选择内外轨的高度差，可使转弯时所需的向心力几乎完全由_与_的合力来提供,圆周,向心力,外轨,内轨,重力,支持力,二、拱形桥 汽车以速度v过半径R的凸形(或凹形)桥时受力如图所示，在最高点(或最低点)处，由_和_的合力提供向心力,1在凸形桥上，速度越大，FN_，向心力_； 2在凹形桥上，速度越大，FN_，向心力_,重力,支持力,越小,越大,越大,越大,三、航天器中的失重现象 1航天器中物体的向心力 向心力由物体的重力G和航天器的支持力FN提供，即_ . 2当航天器做_运动时，FN0，此时航天器及其内部物体
3、均处于_状态 四、离心运动 做圆周运动的物体，在所受的合外力_或合外力_提供物体做圆周运动所需的向心力的情况下，就会做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动,GFN,匀速圆周,完全失重,突然消失,不足以,火车转弯时，车速为什么有限制？,1铁路的弯道 (1)火车车轮的结构特点：火车的车轮有凸出的轮缘，且火车在轨道上运行时，有凸出轮缘的一边在两轨道内侧，这种结构的特点，主要是有助于固定火车运动的轨迹(如图所示),(2)火车转弯时，如果转弯处内外轨一样高，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力就是火车转弯的向心力，如图所示，但火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间的
4、相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损,(3)火车转弯时，如果在转弯处使外轨略高于内轨，火车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，为火车转弯提供了一部分向心力，这就减轻了轮缘与外轨的挤压在修筑铁路时，,设内外轨间的距离为L，内外轨的高度差为h，火车转弯的半径为R，火车转弯的规定速度为v0，由图右上所示力的合成得向心力为F合mgtanmgsinmg ，(较小时，sin tan),要根据转弯处轨道的半径和规定的行驶速度，适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和支持力FN的合力来提供(如上图所示),由于铁轨建成后，h、L、R各
5、量是确定的，故火车转弯时的车速应是一个定值,名师提示：(1)当火车行驶速率vv0时，火车对内外轨均无侧向压力 (2)当火车行驶速率vv0时，外轨道对轮缘有侧向压力 (3)当火车行驶速率vh.如果列车转弯速率大于 ，则( ) A外侧铁轨与轮缘间产生挤压 B铁轨与轮缘间无挤压 C内侧铁轨与轮缘间产生挤压 D内、外铁轨与轮缘间均有挤压,A,怎样解决拱形桥问题？,尝试应用,2.一辆卡车在丘陵地带匀速行驶，地形如图所示，由于轮胎太旧，爆胎可能性最大的地段应是( ),Aa处 Bb处 Cc处 Dd处,答案：D,如何解释离心现象？,1向心力的作用效果是改变物体的运动方向，如果它们受到的合外力恰好等于物体所需的
6、向心力，物体就做匀速圆周运动此时，Fmr2.,2如果向心力突然消失(例如小球转动时绳子突然断开)，则物体的速度方向不再变化，由于惯性，物体将沿此时的速度方向(即切线方向)按此时的速度大小飞出，这时F0.,3如果提供的外力小于物体做匀速圆周运动所需的向心力，虽然物体的速度方向还要变化，但速度方向变化较慢，因此物体偏离原来的圆周做离心运动，其轨迹为圆周和切线间的某条线，如右图所示这时，Fm 时，物体做近心运动，即向靠近圆心的方向运动，其轨迹为曲线，此时“提供”大于“需要” (4)当F合0时，物体沿切线方向飞出，其轨迹为直线,尝试应用,3下列关于离心现象的说法正确的是( ) A当物体所受的离心力大于
7、向心力时产生离心现象 B做匀速圆周运动的物体，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,C,生活中的转弯问题,如图所示，某游乐场里的赛车场地为圆形水平面，半径为100 m，一赛车和选手的总质量为100 kg，车轮与地面间的最大静摩擦力为600 N.,(1)若赛车的速度达到72 km/h，这辆车在运动过程中会不会发生侧移？ (2)若将场地建成外高内低的圆形，且倾角为30，并假设车轮和地面之间的最大静摩擦力不变，为保证赛车的行驶安全，赛车最大行
8、驶速度应为多大？,解析：(1)赛车在水平场地转弯时，静摩擦力提供其转弯所需的向心力当v72 km/h 20 m/s时所需的向心力 F 400 NFN，人处于失重状态，飞机上的乘客对座椅的压力略小于地球对乘客的引力,答案：C,5.赛车在倾斜的轨道上转弯如图所示，弯道的倾角为，半径为r，则赛车完全不靠摩擦力转弯的速率是(设转弯半径水平)( ),C,6某同学在观察飞机在空中进行飞行表演时，发现飞机有时在竖直方向做圆周运动上下翻飞；有时在水平方向做匀速圆周运动，如图所示，他得出下述结论，其中错误的是( ),A飞机做圆周运动的向心力只能由重力提供 B飞机在水平面上做匀速圆周运动时，向心力可由空气的支持力
9、与重力的合力提供 C飞机在竖直面上做圆周运动在最高点时，因加速度竖直向下，故飞行员有失重感觉 D飞机在竖直面上做圆周运动在最低点时，因加速度竖直向上，故飞行员有失重感觉,BC,提高练,7假设有一超高速列车在水平面内行驶，以360 km/h的速度转弯，转弯半径为1 km，则质量为 50 kg的乘客在转弯过程中受到的列车给他的作用力大小为_(g取10 m/s2),8.如图所示是双人花样滑冰运动中男运动员拉着女运动员做圆锥摆运动的精彩场面若女运动员伸直的身体与竖直方向的夹角为，质量为m，重心做匀速圆周运动的半径为r，求男运动员对女运动员的拉力大小及女运动员转动的角速度(女运动员已离开冰面),9随着我国综合国力的提高，近几年来我国的公路网发展迅猛在公路转弯处，常采用外高内低的斜面式弯道，这样可以使车辆经过弯道时不必大幅减速，从而提高通行能力且节约燃料若某处有这样的弯道，其半径为r100 m，路面倾角为，且tan 0.4，取g10 m/s2. (1)求汽车的最佳通过速度，即不出现侧向摩擦力时的速度 (2)若弯道处侧向动摩擦因数0.5，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求汽车的最大速度,
