6.4生活中的圆周运动－2020-2021学年【新教材】人教版（2019）高中物理必修第二册学案

学习内容：《
6.4
生活中的圆周运动
》
总第_____课时
课标核心素养要求
会分析生活中的各种圆周运动现象
学习目标
1.会分析火车转弯、汽车过拱形桥等实际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
学习重点
会在具体问题中分析向心力的来源
学习过程
教学笔记
【自主学习】回顾
1.向心力公式有那些？
2.向心力是否是一个具体的力？向心力是按照力的
（性质或作用效果）命名的力。
【合作学习·难点探究】
任务一、探究火车转弯问题——水平面上的圆周运动
观察：铁路弯道处铁轨有什么特点？
思考：（1）火车受力如何？
（2）火车以规定的速度转弯时，什么力提供向心力？
总结：（1）如图所示，若两轨间距为，外轨比内轨高，轨道转弯半径为，则此处轨道的设计转弯速度为多少？（较小时tan=sin）
（2）若火车速度与设计速度不相等会怎样？
若火车速度,车轮对
侧轨道产生侧压力，若火车速度,车轮对
侧轨道产生侧压力。
【例1】火车转弯可近似看成是做匀速圆周运动。当火车以规定速度行驶时，内外轨道均不受侧向挤压。现要降低火车转弯时的规定速度，须对铁路进行改造，从理论上讲以下措施可行的是(　　)
A．减小内外轨的高度差
B．增加内外轨的高度差
C．减小弯道半径
D．增大弯道半径
【变式训练】1公路急转弯处通常是交通事故多发地带．如图所示，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为v0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势．则在该弯道处(　　)
A．路面外侧高、内侧低
B．车速只要低于v0，车辆便会向内侧滑动
C．车速虽然高于v0，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动
D．当路面结冰时，与未结冰时相比，v0的值变小
任务二、探究拱形桥——竖直面内的圆周运动
1、观察：汽车在拱形桥、凹形路面上行驶的示意图，
思考：汽车行驶时可以看作什么运动，分析其在最高点和最低点受力情况
2、总结：(1)汽车过拱形桥
汽车在最高点满足关系：mg－FN＝m，即FN＝mg－m.
FN①当v＝时，FN＝0.
②当0≤v<时，0③当v>时，汽车将脱离桥面做平抛运动，易发生危险．
(2)汽车过凹形桥
汽车在最低点满足关系：FN－mg＝，即FN＝mg＋.
此时FN>mg，汽车处于超重状态．
【例2】有一辆质量为800千克的小汽车驶上圆弧半径为50米的拱桥。
汽车到达桥顶的速度为5米/秒，汽车对桥的压力多大?
汽车以多大速度经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力？
对于同样的车速，拱形圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？
如果拱形桥的半径增大到与地球半径R一样，汽车要在桥面上腾空，速度要多大？
任务三、会分析航天器中的失重现象
思考：
1.宇宙飞船在做什么运动?
2.飞船内的宇航员受力情况如何?他们处于什么状态?
总结：宇宙飞船在关闭发动机又不受阻力时，飞船内的一切物体都处于完全失重状态，绕地球做匀速圆周运动的航天器中，航天员处于失重状态，他对座椅的压力为零。
【例3】宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完全失重状态，下列说法正确的是(　　)
宇航员仍受重力的作用
B．宇航员受力平衡
C.宇航员所受重力等于所需的向心力
D．宇航员不受重力的作用
任务四、了解离心运动
思考：1、.做圆周运动的物体，如果物体受的合力满足不了物体做圆周运动所需要的向心力或一旦失去向心力的作用，它会怎样运动?
实例：汽车转弯速度过大发生侧滑
2、如果物体在做圆周运动的过程中受的合力突然变大，它会怎样运动?
总结：物体做近心、圆周、离心运动的条件
【例4】有一辆质量为2000千克的汽车在水平公路上行驶，轮胎与路面间的最大静摩擦力为14000牛顿。汽车经过半径为50米的弯路时，如果车速达到72千米/小时，这辆车会不会发生侧滑？
【达标训练·限时检测】
1、铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为θ，如图5所示，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度等于，则(　　)
A．内轨对内侧车轮轮缘有挤压
B．外轨对外侧车轮轮缘有挤压
C．这时铁轨对火车的支持力等于
D．这时铁轨对火车的支持力大于
2、如图所示，汽车在炎热的夏天沿不平的曲面行驶，其中最容易发生爆胎的点是(假定汽车运动速率va＝vc，vb＝vd)(　　)
A．a点
B．b点
C．c点
D．d点
3、一个质量为m的物体(体积可忽略)，在半径为R的光滑半球顶点处以水平速度v0运动，如图4所示，重力加速度为g，则下列说法正确的是(　　)
A．若v0＝，则物体对半球顶点无压力
B．若v0＝，则物体对半球顶点的压力为mg
C．若v0＝0，则物体对半球顶点的压力为mg
D．若v0＝0，则物体对半球顶点的压力为零
4、如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动，则(　　)
A．衣服随脱水筒做圆周运动的向心力由衣服的重力提供
B．水会从脱水筒甩出是因为水滴受到的向心力很大
C．加快脱水筒转动角速度，衣服对筒壁的压力增大
D．加快脱水筒转动角速度，脱水效果会更好
5、某人为了测定一个凹形桥的半径，在乘汽车通过凹桥最低点时，他注意到车上的速度计示数为72km/h，悬挂1kg钩码的弹簧秤的示数为11.8N，则桥的半径为多大?（g取9.8m/s2）
【反思总结】
答案
【例1】AC
【变式训练】1、AC
【例2】（1）7600N
(2)22.4米/秒
（3）半径越大越安全
（4）8000米/秒
【例3】AC
【例4】会发生侧滑
【达标训练·限时检测】
1、C
2、D
3、AC
4、CD
5、200米