第六章圆周运动4生活中的圆周运动

学习任务目标1．会分析具体圆周运动问题中向心力的来源。(科学思维)2．了解航天器中的失重现象及原因。(科学思维)3．知道离心运动及物体做离心运动的条件。(科学思维)4．会分析生活中的圆周运动问题，了解离心运动的应用及危害。(科学态度与责任)

问题式预习知识点一火车转弯1．火车在弯道上运动时做圆周运动，因而具有向心加速度，由于其质量巨大，需要很大的________。2．如果转弯处内外轨一样高，则由______对轮缘的弹力提供向心力，这样铁轨和车轮极易受损。向心力外轨

3．转弯处应设计为______略高于______。此时：(1)铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道的______。(2)铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向圆周运动的圆心，它提供了火车做圆周运动的一部分________。外轨内轨内侧向心力

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?mg－FN?向心力远离圆心

[微训练]根据预习内容判断以下说法的正误。1．若铁路弯道处内外轨一样高，则主要由外轨对轮缘的弹力提供火车转弯所需的向心力。()2．若铁路弯道处外轨高于内轨，火车依规定车速行驶时，向心力几乎全部由支持力和重力的合力提供。()3．在弯道处，当火车行驶的速度大于规定速度时，内轨对轮缘有向外的侧压力。()√√×

4．汽车在拱形桥上行驶时，对桥面的压力大于车重，速度越大，对桥面的压力越大。()5．汽车在凹形路面上行驶时，对路面的压力大于车重，速度越大，对路面的压力越大。()6．汽车过拱形桥最高点的最小速度为0。()7．绕地球做匀速圆周运动的航天器中，航天员及所有物体均处于完全失重状态。()√√√×

8．航天器中处于完全失重状态的物体不受重力作用。()9．做离心运动的物体一定受到离心力的作用。()10．离心运动是沿半径向外的运动。()11．离心运动是物体惯性的体现。()√×××

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2．“神舟七号”航天员翟志刚进行了出舱活动，他的行动实现了中国人的第一次太空行走，观察直播时发现，翟志刚在出舱行走时是飘浮在空中的，这是为什么？提示：航天员翟志刚处于完全失重状态，他的重力全部提供了做圆周运动所需的向心力；此时重力引起的其他现象，比如物体自然下落等不再发生，所以我们看到的航天员是飘浮在空中的。

任务型课堂火车转弯类问题分析[探究活动]火车的车轮有突出的轮缘，如图所示，且火车在轨道上运行时，有突出轮缘的一面在两轨道内侧，这种结构特点有助于固定火车运动的轨迹。

(1)如果铁路弯道处内外轨一样高，火车经过时车轮轮缘会对哪一侧轨道造成挤压？(2)转弯处，内外轨哪一侧应设计得高一些？(3)请描述火车在转弯处所做圆周运动的向心力方向。提示：(1)车轮轮缘会对外侧轨道造成挤压。(2)转弯处，外轨应高于内轨，以便减小火车对轨道的侧压力。(3)火车在转弯处所做圆周运动的向心力沿水平方向指向对应圆周运动的圆心。

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2．在公路转弯处路外侧的李先生家门口，三个月内连续发生了八次大卡车侧翻的交通事故。经公安部门和交通运输部门协力调查，画出的现场示意图如图所示，为了避免事故再次发生，很多人提出了建议，下列建议不合理的是()?A．在进入转弯处设立限速标志，提醒司机不要超速转弯B．改进路面设计，增大车轮与路面间的摩擦C．改造此段弯路，使弯道内侧低、外侧高D．改造此段弯路，使弯道内侧高、外侧低√

D解析：车发生侧翻的原因是车受到的沿运动半径方向的力小于做圆周运动所需的向心力，从而发生离心运动，所以要避免事故再次发生，需要增大车所受的沿运动半径方向的力或者减小车做圆周运动所需要的向心力。当车减小速度时，所需的向心力减小，可以避免事故的发生，A合理；当车在水平路面上转弯时，静摩擦力提供向心力，增大车轮与路面间的摩擦可以避免事故的发生，B合理；当弯路的内侧高、外侧低时，斜面对车的支持力沿水平方向的分力背离圆心，所受合力不足以提供向心力，会导致事故发生，所以应该使弯道内侧低、外侧高，支持力和重力的合力沿水平方向有指向弯道内侧的分量，所以C合理，D不合理。

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1．轨道分析火车在转弯过程中，运动轨迹所在的平面是水平面，而不是斜面；火车的向心加速度和向心力均沿水平方向指向圆心。2．向心力分析如图所示，火车受重力和支持力作用，火车速度合适时，火车转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供，合力沿水平方向，大小F＝mgtanθ。

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4．火车转弯时轨道和轮缘间的压力与火车速度大小的关系(1)当火车行驶速度v等于规定速度v0时，内、外轨道对轮缘都没有侧压力。(2)当火车行驶速度v大于规定速度v0时，火车有做离心运动的趋势，外轨道对轮缘有向内的侧压力。(3)当火车行驶速度v小于规定速度v0时，