高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动学案设计

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动学案设计，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，离心现象等内容，欢迎下载使用。
6.4生活中的圆周运动基础知识导学一、火车转弯1.火车在弯道上的运动特点火车在弯道上运动时实际上在水平面内做圆周运动，因而具有向心加速度，由于其质量很大，故需要很大的向心力。（点拨：分析物体的受力情况，找出所有的力，沿半径方向指向圆心的合力就是向心力。）2.向心力的来源（1）若转弯时内外轨一样高，则由外轨对轮缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损。（2）若内外轨有高度差，火车依据规定的行驶速度行驶，转弯时向心力几乎完全由重力G和支持力的合力提供。3.转弯轨道受力与火车速度的关系如图所示，设火车轨道两轨间距为L，内、外轨高度差为h，转弯处圆周运动半径为R。火车转弯时可看作匀速圆周运动，运动轨迹在水平面内。火车转弯处外轨略高于内轨，使得火车所受重力和支持力的合力提供向心力：，故，当L、h、R选定时，唯一确定。①当火车行驶速度v等于时,,内、外轨道对轮缘都没有侧压力。②当火车行驶速度v大于时,，需要外轨道对火车轮缘有向内的侧压力。③当火车行驶速度v小于时，，内轨道对火车轮缘有向外的侧压力。二、汽车过拱形桥 汽车过凸形桥汽车过凹形桥受力分析向心力对桥的压力结论汽车对桥的压力小于汽车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力越小汽车对桥的压力大于汽车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力越大            三、航天器中的失重现象1.航天器在近地轨道的运动（1）航天器在近地轨道航行,可认为地球对航天器的万有引力等于航天器的重力，重力充当向心力，满足的关系为。（2）对航天员，由重力和座椅的支持力的合力提供向心力，满足的关系为，可得,航天员处于完全失重状态，对座椅压力为0。（3）在正常情况下，航天器内的任何物体之间均没有压力。2.对失重现象的认识航天器内的任何物体都处于完全失重状态，但并不是物依不受地球引力。正因为受到地球引力的作用，航天器连同其中的物体才能做匀速圆周运动。四、离心现象1.定义：物体做圆周运动时沿切线方向飞出或做远离圆心运动。2.条件：向心力突然消失(沿切线方向飞出)；合外力不足以提供做圆周运动所需的向心力(远离圆心)。3.本质：惯性的表现，并非受到离心力作用，而是所受向心不足。4.合外力与运动关系 ；是外界提供的合外力。（1）“供需平衡”：，匀速圆周运动，轨迹为圆周。（2）“供不应需”：，离心运动，轨迹为曲线。（3）“供大于需”：，近心运动，轨迹为曲线。（4）向心力消失：，沿切线方向飞出，轨迹为直线。重难扩展问题1.火车转弯处外轨略高于内轨，使得火车所受______和______的合力提供向心力。2.汽车对桥的压力小于汽车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力越______；汽车对桥的压力大于汽车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力越______。3.航天器在近地轨道航行,可认为地球对航天器的万有引力等于航天器的重力，重力充当向心力，满足的关系为__________。4.离心现象合外力与运动关系 ；是外界提供的合外力。（1）“供需平衡”：，______运动，轨迹为圆周。（2）“供不应需”：，______运动，轨迹为曲线。（3）“供大于需”：，______运动，轨迹为曲线。（4）向心力消失：，沿______方向飞出，轨迹为直线。  基础小题试练1.在公路上开车经常会遇到凸形和凹形的路面。如图所示，一质量为m的汽车，通过凸形路面的最高处时对路面的压力为，通过凹形路面最低处时对路面的压力为，重力加速度为g，则(   )A. B. C. D.2.如图所示，水平转台上，放着一个纸箱A，当转台匀速转动时，纸箱相对于转台静止。关于这种情况下，纸箱A的受力情况，下列说法正确的是(   )A.受重力、台面的支持力、向心力和静摩擦力B.受重力、台面的支持力和静摩擦力C.受重力和台面的支持力D.受重力、台面的支持力和向心力3.高铁项目的建设加速了国民经济了发展，铁路转弯处的弯道半径r是根据高速列车的速度决定的。弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计与r和速率v有关。当火车以规定速度通过弯道时，内低外高的轨道均不受挤压，则下列说法正确的是(   )A.当火车以规定速度转弯时，火车受重力、支持力、向心力B.若要降低火车转弯时的规定速度，可减小火车的质量C.若要增加火车转弯时的规定速度，可适当增大弯道的坡度D.当火车的速度大于规定速度时，火车将挤压内轨4.如图所示，一个小球在力F作用下以速度v做匀速圆周运动，若从某时刻起小球所受的力F突然变大，下列关于小球运动的说法正确的是(   )A.将沿轨迹运动  B.将沿轨迹运动C.将沿轨迹运动               D.将沿圆轨道运动答案以及解析1.答案：B解析：汽车通过凸形路面的最高处时，根据牛顿第二定律有所以。汽车通过凹形路面的最低处时，根据牛顿第二定律有所以，故ACD错误，B正确。故选B。2.答案：B解析：纸箱做匀速圆周运动，合力指向圆心，对纸箱受力分析，受重力、支持力和静摩擦力，如图，重力和支持力平衡，静摩擦力提供向心力。故ACD错误，B正确；故选：B。3.答案：C解析：A. 当火车以规定速度转弯时，火车受重力、支持力作用，二者的合力提供向心力，故A错误；B.合力提供向心力，即，则可以看出规定的速度与火车的质量无关，故B错误；C.根据公式，可以看出当θ增大时，规定速度也增大，故C正确；D.当火车的速度大于规定速度时，则受到外轨弹力与重力和支持力的合力一起提供向心力，使火车继续做圆周运动，所以火车将挤压外轨，故D错误。故选C。4.答案：B解析：若从某时刻起小球所受的力F突然变大，则受到的指向圆心的合外力大于所需的向心力，则小球做近心运动，则将沿轨迹运动。故选B。