5.7生活中的圆周运动【学习目标】1．会在具体问题中分析向心力的来源，会处理火车转弯、汽车过桥等力学问题2．掌握应用牛顿运动定律解决匀速圆周运动问题的一般方法3．知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动4．通过实际演练，在巩固知识的同时，领略到将理论应用于实际解决问题而带来的成功乐趣，提高在生活中的应用物理的意识【重点】1.理解向心力是一种效果力2.在具体问题中能找到是谁提供向心力的，并结合牛顿运动定律求解有关问题【难点】1.具体问题中向心力的来源2.对变速圆周运动的处理与分析【自主学习】1．火车转弯时实际是在做__________，因而具有___________．2．在修筑铁路时，要根据转弯处__________和规定的________，适当选择内外轨的________，使转弯时所需的________完全由重力G和__________的合力F来提供(如图所示)．这样，外轨就不受____________．3．在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由________________________提供的，如果转弯时速度过大，所需向心力F大于________________________，汽车将做________而造成交通事故．因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过__________．【新课导航】一、火车转弯问题：火车转弯是一段圆周运动，需要有力来提供火车做圆周运动的向心力。[问题1]如果内、外轨是等高的，那么火车转弯时是如何获得向心力的?[问题2]高速行驶的火车的轮缘与铁轨挤压，后果会怎样?[问题3]那么应该如何解决这一实际问题？结合学过的知识加以讨论，提出可行的解决方案，并画出受力图，加以定性说明。[问题4]火车转弯时的转弯半径为R，弯道的倾斜角度为α，火车转弯时的速度v0为多大时，才不至于对内、外轨道产生挤压?1（提示：（1）确定火车作圆周运动的轨道平面，并找出圆心；（2）画出火车的受力分析图，并求出规定的速度。）[问题5]讨论当火车行驶速度大于或小于规定的行驶速度时，向心力的来源情况。思考汽车在水平路面上转弯时是怎样获得向心力的？二、汽车转弯问题【问题情景2】汽车在圆跑道匀速行驶时，请思考下列问题：1．汽车受哪几个力作用？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．2．汽车转弯时什么力来提供向心力？＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿．【案例探究2】汽车沿半径为R的圆跑道匀速行驶，设跑道的路面是水平的，路面作用于车的最大静摩擦力是车重的0.10倍，要使汽车不至于冲出圆跑道，车速最大不能超过多少？(g取10m/s2)三、失重现象汽车在拱形桥上行驶时会出现失重现象吗？地球可以看作是一个巨大的拱形桥，假设如果汽车的速度也能达到7.9km/s，那汽车也将会是绕地球旋转的卫星，此时车内的人物等均处于什么状态四、离心运动1．定义：物体沿切线飞出或做逐渐的运动。2．原因：向心力突然消失或不足以提供所需。3．本质：离心现象的本质是物体的表现。五、课堂检测1、火车在某个弯道按规定运行速度40m/s转弯时，内、外轨对车轮皆无侧压力，若火车在该弯道实际运行速度为30m/s，则下列说法中正确的是（）A.仅内轨对车轮有侧压力B.仅外轨对车轮有侧压力C.内、外轨对车轮都有侧压力D.内、外轨对车轮均无侧压力2．当汽车驶向一凸形桥面时，为使在通过桥顶时减小汽车对桥的压力，司机应()A．以尽可能小的速度通过桥顶B．增大速度通过桥顶C．以任何速度匀速通过桥顶D．使通过桥顶的向心加速度尽可能小3．铁路转弯处的圆弧半径为R，内侧和外侧的高度差为h，L为两轨间的距离，且L远大于h(θ很小时，sinθ≈tanθ)。如果列车转弯速率大于,，则()A．外侧铁轨与轮缘间产生挤压2B．铁轨与轮缘间无侧向挤压C．内侧铁轨与轮缘间产生挤压D．内外侧铁轨与轮缘间均有挤压小结：略作业：1，23
