高中第六章 圆周运动4 生活中的圆周运动导学案及答案

这是一份高中第六章 圆周运动4 生活中的圆周运动导学案及答案，共6页。学案主要包含了火车转弯，汽车过拱形桥，航天器中的失重现象，离心运动等内容，欢迎下载使用。
一、火车转弯
【思考】
火车转弯时外轨与内轨的高度一样吗?火车的车轮设计有什么特点?
提示:火车转弯时外轨与内轨的高度不一样,外高内低。火车的车轮设计有突出的轮缘。
1.火车车轮的结构特点:火车的车轮上有突出的轮缘,火车行驶时,有轮缘的一侧在轨道内。
作用:有助于固定运动轨迹。
2.火车在弯道上的运动特点:圆周运动,有指向圆心的向心加速度。
3.向心力的来源:当内外轨一样高时,____________的________提供向心力。
当内外轨有高度差时,依据规定的速度行驶,____________________提供向心力。
二、汽车过拱形桥
三、航天器中的失重现象
【思考】
物体放在水平桌面上,它会对桌面产生压力;如果航天器绕地球做圆周运动,那么航天器中的物体会对航天器产生压力吗?
提示:航天器中的物体不会对航天器产生压力。
1.向心力分析:宇航员受到的_________与__________________的合力为他提供向心力。_____= 。
2.失重状态:当v=_____时,座舱对宇航员的支持力为零,宇航员处于完全失重状态。
四、离心运动
1.涵义:物体沿_________飞出或做逐渐远离圆心的运动。
2.原因:向心力突然消失或_____________提供所需要的向心力。
关键能力·素养形成
一 火车转弯
1.铁路的弯道:
(1)如果铁路弯道的内外轨一样高,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,如图甲所示,但是火车的质量很大,靠这种办法得到向心力,轮缘与外缘间的相互作用力太大,铁轨和车轮极易受损。
(2)如果在弯道处使外轨略高于内轨,如图乙所示,火车转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向不再是竖直的,而是指向斜向弯道的内侧,它与重力的合力指向圆心,为火车转弯提供了全部或部分向心力,减轻了轮缘与外轨的挤压。
2.火车转弯时的规定速度:
(1)相关物理量:若火车转弯时的向心力完全由重力mg和支持力FN的合力提供,设内、外轨间的距离为L,两轨高度差为h,火车转弯半径为R,火车的质量为m。
(2)理论分析:根据几何关系知sin θ=____ ;由图示火车的受力情况可得,tan θ=____ ,当θ很小时,近似认为sin θ=tan θ,即____ ,所以F合=mg____ 。由向心力公式知,F合= ____ ,所以 ____ ,得v0=____。由于铁轨建成后,h、L、R各量是确定的,故火车转弯时恰对轨道无侧压力时的车速应是一个定值,即规定速度。
(3)速度关系:
①当火车转弯时的速度v=v0时,轮缘对内、外轨均无侧向压力。
②当火车转弯速度v>v0时,外轨对轮缘有向里的侧压力。
③当火车转弯速度v