1、4 生活中的圆周运动生活中的圆周运动6 圆周运动新课引入新课引入新课引入新课引入 生活中的向心力。内容讲解内容讲解一、火车转弯一、火车转弯火车转弯时实际是在做圆周运动，因而具有向心加速度。是什么力使它产生向心加速度？与汽车轮胎不同的是，火车的车轮上有突出的轮缘。如果铁路弯道的内外轨一样高，火车转弯时，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力是火车转弯所需向心力的主要来源。但是，火车质量太大，靠这种办法得到向心力，将会使轮缘与外轨间的相互作用力过大，不仅铁轨和车轮极易受损，还可能使火车侧翻。一、火车转弯一、火车转弯如果在弯道处使外轨略高于内轨，火车转弯时铁轨对火车的支持力FN
2、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间的挤压。在修筑铁路时，要根据弯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。一、火车转弯一、火车转弯高速公路转弯处和场地自行车比赛的赛道，路面往往有一定的倾斜度。说说这样设计的原因。一、火车转弯一、火车转弯二、汽车过拱形桥二、汽车过拱形桥汽车过拱形桥时的运动也可以看作圆周运动。质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进，设桥面的圆弧半径为r。求汽车通过桥的最高点时对桥的压力。二、汽车过拱形桥二、汽车过拱形桥汽车在桥
3、的最高点时受到了竖直向下重力G和桥对它的支持力FN，这两个力的合力提供汽车做圆周运动的向心力F。这3个力之间的关系为F=G-FN汽车做圆周运动的向心力为2=vF mr联立以上两式得桥对汽车的支持力为2N= -vFG mr由于汽车对桥的压力FN与桥对汽车的支持力是一对作用力与反作用力，故得汽车对桥的压力的大小为2N= -vFG mr三、航天器中的失重现象三、航天器中的失重现象三、航天器中的失重现象三、航天器中的失重现象分析航天器中的失重现象分析航天器中的失重现象三、航天器中的失重现象三、航天器中的失重现象当飞船距地面高度为100 200 km时，它的轨道半径近似等于地球半径R，航天员受到的地球引
4、力近似等于他在地面受到的重力mg。除了地球引力外，航天员还可能受到飞船座舱对他的支持力FN。引力与支持力的合力为他提供了绕地球做匀速圆周运动所需的向心力2NvmgFmR即2N()vFm gRvgR当 时，航天员处于完全失重状态。 四、离心现象四、离心现象做圆周运动的物体，由于惯性，总有沿着切线方向飞出去的倾向。但是物体没有飞出去，这是因为向心力在拉着它，使它与圆心的距离保持不变。一旦向心力突然消失，物体就会沿切线方向飞出去。除了向心力突然消失这种情况外，在合力不足以提供所需的向心力时，物体虽然不会沿切线飞去，也会逐渐远离圆心。四、离心现象四、离心现象列举生活中应用离心现象的实例。列举生活中应用
5、离心现象带来危害的实例。典题剖析典题剖析典题剖析典题剖析例例1如图所示为公路自行车赛中运动员在水平路面上急转弯的情景。运动员在通过弯道时如果控制不当会发生侧滑而摔离正常比赛路线。将运动员与自行车看成整体，下列说法正确的是()A运动员转弯所需向心力由重力与地面对车轮的支持力的合力提供B运动员转弯所需向心力由地面对车轮的摩擦力提供C发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心D发生侧滑是因为运动员受到的合外力大于所需的向心力D典题剖析典题剖析例例2 如图所示，轻杆长3L，在杆两端分别固定质量均为m的球A和B，光滑水平转轴穿过杆上距球A为L处的O点，外界给系统一定能量后，杆和球在竖直平面内转动，球B运动到最高点时，杆对球B恰好无作用力。忽略空气阻力，则球B在最高点时()A球B的速度为零B球A的速度大小为C水平转轴对杆的作用力为1.5mgD水平转轴对杆的作用力为2.5mg2gLC课堂小结课堂小结课堂小结课堂小结拓展延伸拓展延伸拓展延伸拓展延伸 向心力与离心力辨析。再再 见见
