7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)一、火車(chē)轉(zhuǎn)彎

火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)實(shí)際是在做圓周運(yùn)動(dòng)，那么火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)是如何獲得向心力的

？實(shí)際火車(chē)車(chē)輪與鐵軌模型向左轉(zhuǎn)NGF思考結(jié)合生活實(shí)例，思考應(yīng)該如何解決這一實(shí)際問(wèn)題？

轉(zhuǎn)彎處外軌高于內(nèi)軌根據(jù)牛頓第二定律F=mgtan

α=mRV2V＞Rg

tanαV＜Rg

tanα火車(chē)對(duì)外軌有側(cè)向壓力火車(chē)對(duì)內(nèi)軌有側(cè)向壓力αNGFαV=Rg

tanα標(biāo)準(zhǔn)速度賽道的設(shè)計(jì)

（圖）設(shè)內(nèi)外軌間的距離為L(zhǎng)，內(nèi)外軌的高度差為h，火車(chē)轉(zhuǎn)彎的半徑為R，則火車(chē)轉(zhuǎn)彎的規(guī)定速度為v0?F合=mgtanα≈mgsinα=mgh/L由牛頓第二定律得：F合=ma所以mgh/L=m即火車(chē)轉(zhuǎn)彎的規(guī)定速度v0=在水平鐵路轉(zhuǎn)彎處，往往使外軌略高于內(nèi)軌，這是為了()A．減輕火車(chē)輪子擠壓外軌B．減輕火車(chē)輪子擠壓內(nèi)軌C．使火車(chē)車(chē)身傾斜，利用重力和支持力的合力提供轉(zhuǎn)彎所需向心力D．限制火車(chē)向外脫軌ACD練習(xí)1如圖所示，汽車(chē)在傾斜的彎道上拐彎，彎道的傾角為θ，半徑為r，則汽車(chē)完全不靠摩擦力轉(zhuǎn)彎的速率是

?（練習(xí)2質(zhì)量為m的汽車(chē)在拱形橋上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為R，試畫(huà)出受力分析圖，分析汽車(chē)通過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力．

二、汽車(chē)過(guò)凸形橋三、汽車(chē)過(guò)凹形橋質(zhì)量為m的汽車(chē)在凹形橋上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為R，試畫(huà)出受力分析圖，分析汽車(chē)通過(guò)橋的最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力．速度越大壓力越大還是越??？

研究與討論問(wèn)題：若火車(chē)速度與設(shè)計(jì)速度不同會(huì)怎樣？外側(cè)內(nèi)側(cè)Fθ過(guò)大時(shí)：外側(cè)軌道與輪之間有彈力過(guò)小時(shí)：內(nèi)側(cè)軌道與輪之間有彈力FN`FN`問(wèn)題：若火車(chē)車(chē)輪無(wú)輪緣，火車(chē)速度過(guò)大或過(guò)小時(shí)將向哪側(cè)運(yùn)動(dòng)？過(guò)大時(shí)：火車(chē)向外側(cè)運(yùn)動(dòng)過(guò)小時(shí)：火車(chē)向內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)FNmg離心向心F“供需”平衡物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)提供物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的力物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的力向心力公式的理解=從“供”“需”兩方面研究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體向心、圓周、離心運(yùn)動(dòng)“供”“需”是否平衡決定物體做何種運(yùn)動(dòng)供提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的力需物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的力F=勻速圓周運(yùn)動(dòng)F<離心運(yùn)動(dòng)F>向心運(yùn)動(dòng)四、離心運(yùn)動(dòng)1、做圓周運(yùn)動(dòng)的物體一旦失去向心力的作用，它會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？為什么？2、如果物體受到的合外力不足以提供向心力，它會(huì)怎樣運(yùn)動(dòng)？為什么？

做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合力突然消失，或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)叫做離心運(yùn)動(dòng)。1、離心運(yùn)動(dòng)：2、物體作離心運(yùn)動(dòng)的條件：實(shí)例離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用1、離心干燥器的金屬網(wǎng)籠利用離心運(yùn)動(dòng)把附著在物體上的水分甩掉的裝置解釋?zhuān)簅F<mrω2Fν

當(dāng)網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較慢時(shí)，水滴跟物體的附著力F足以提供所需的向心力F使水滴做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較快時(shí)，附著力F不足以提供所需的向心力F，于是水滴做離心運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)網(wǎng)孔，飛到網(wǎng)籠外面。

2、制作“棉花”糖的原理：

內(nèi)筒與洗衣機(jī)的脫水筒相似，里面加入白砂糖，加熱使糖熔化成糖汁。內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的糖汁就做離心運(yùn)動(dòng)，從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去，成為絲狀到達(dá)溫度較低的外筒，并迅速冷卻凝固，變得纖細(xì)雪白，像一團(tuán)團(tuán)棉花。要使原來(lái)作圓周運(yùn)動(dòng)的物體作離心運(yùn)動(dòng)，該怎么辦？？問(wèn)題一：A、提高轉(zhuǎn)速，使所需向心力增大到大于物體所受合外力。B、減小合外力或使其消失3、洗衣機(jī)的脫水桶實(shí)例離心運(yùn)動(dòng)的危害高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪等，都不得超過(guò)允許的最大轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，砂輪、飛輪內(nèi)部分子間的相互作用力不足以提供所需的向心力，離心運(yùn)動(dòng)會(huì)使它們破裂，釀成事故。列車(chē)速度過(guò)快，造成翻車(chē)事故？問(wèn)題二：要防止離心現(xiàn)象發(fā)生，該怎么辦？A、減小物體運(yùn)動(dòng)的速度，使物體作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力減小B、增大合外力，使其達(dá)到物體作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力C、作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，它自己會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向心力，維持其作圓周運(yùn)動(dòng)A、作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突然消失時(shí)，將沿圓周半徑方向離開(kāi)圓心B、作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突然消失時(shí)，將沿圓周切線方向離開(kāi)圓心D、作離心運(yùn)動(dòng)的物體，是因?yàn)槭艿诫x心力作用的緣故1、下列說(shuō)法正確的是()鞏固練習(xí)：B

２、為了防止汽車(chē)在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)出現(xiàn)“打滑”的現(xiàn)象，可以：()a、增大汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度

b、減小汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度

c、增大汽車(chē)與路面間的摩擦d、減小汽車(chē)與路面間的摩擦

A、a、bB、a、cC、b、dD、b、cD3、下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的有：（）A、提高洗衣機(jī)脫水筒的轉(zhuǎn)速，可以使衣服甩得更干B、轉(zhuǎn)動(dòng)帶有雨水的雨傘，水滴將沿圓周半徑方向離開(kāi)圓心C、為了防止發(fā)生事故，高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪等不能超過(guò)允許的最大轉(zhuǎn)速D、離心水泵利用了離心運(yùn)動(dòng)的原理B一、鐵路的彎道

1．討論向心力的來(lái)源：

2．外軌高于內(nèi)軌時(shí)重力與支持力的合力是使火車(chē)轉(zhuǎn)彎的向心力3．討論：為什么轉(zhuǎn)彎處的半徑和火車(chē)運(yùn)行速度有條件限制?二、拱形橋思考：汽車(chē)過(guò)拱形橋時(shí)，對(duì)橋面的壓力與重力誰(shuí)大?三、離心運(yùn)動(dòng)1．離心現(xiàn)象的分析與討論．2．離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止．小結(jié)通過(guò)本節(jié)課的學(xué)習(xí)我們知道：豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題一、沒(méi)有支撐：（繩、圓環(huán)內(nèi)側(cè)）問(wèn)題：1、小球能通過(guò)最高點(diǎn)的臨界速度？

2、能通過(guò)最高點(diǎn)的條件？豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題一、沒(méi)有支撐：（繩、圓環(huán)內(nèi)側(cè)）繩系著裝有水的桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，水的質(zhì)量為0.5Kg，繩長(zhǎng)60Cm，求：（1）最高點(diǎn)水不流出的最小速率；（2）水在最高點(diǎn)速率為3m/s時(shí)，水對(duì)桶底的壓力。√6m/s2.5N豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題二、有支撐：（桿、圓管內(nèi)、拱形橋）問(wèn)題：1、小球能通過(guò)最高點(diǎn)的臨界速度？2、桿對(duì)小球什么時(shí)候提供支持力？什么時(shí)候提供拉力？豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)臨界問(wèn)題二、有支撐：（桿、圓管內(nèi)、拱形橋）長(zhǎng)L=0.4m，質(zhì)量可忽略的細(xì)桿，其下端固定于O點(diǎn)，上端連接著一個(gè)質(zhì)量為2千克的小球A，A繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，在A通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，（1）桿恰好不受力，求小球最高點(diǎn)的速度。（2）桿的彈力為16牛，求小球在最高點(diǎn)的速度（g=10m/s2)2m/s,√0.8m/s√7.2m/s1、如圖6．8—9所示，圓弧形拱橋AB的圓弧半徑為40m，橋高l0m，一輛汽車(chē)通過(guò)橋中央時(shí)橋受壓力為車(chē)重的1/2，汽車(chē)的速率多大?若汽車(chē)通過(guò)橋中央時(shí)對(duì)橋恰無(wú)壓力，汽車(chē)的落地點(diǎn)離AB中點(diǎn)P多遠(yuǎn)?練習(xí)10m／sm

202、A、B兩球質(zhì)量分別為m1與m2，用一勁度系數(shù)為K的彈簧相連，一長(zhǎng)為l1的細(xì)線與m1相連，置于水平光滑桌面上，細(xì)線的另一端拴在豎直軸OO′上，如圖所示，當(dāng)m1與m2均以角速度ω繞OO′做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，彈簧長(zhǎng)度為l2。求：此時(shí)彈簧伸長(zhǎng)量多大？繩子張力多大？m2只受彈簧彈力，設(shè)彈簧伸長(zhǎng)Δl，滿(mǎn)足：KΔl=m2w2

(l1＋l2)則彈簧伸長(zhǎng)量Δl=m2w2(l1＋l2)/K對(duì)m1，受繩拉力T和彈簧彈力f做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，滿(mǎn)足：T－f=m1w2l1繩子拉力T=m1w2l1＋m2w2(l1＋l2)3、現(xiàn)在有一種叫做“魔盤(pán)”的娛樂(lè)設(shè)施（如圖），“魔盤(pán)”轉(zhuǎn)動(dòng)很慢時(shí)，盤(pán)上的人都可以隨盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)而不至于被甩開(kāi)。當(dāng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速逐漸增大時(shí)，盤(pán)上的人便逐漸向邊緣滑去，離轉(zhuǎn)動(dòng)中心越遠(yuǎn)的人，這種滑動(dòng)的趨勢(shì)越厲害。設(shè)“魔盤(pán)”轉(zhuǎn)速為6轉(zhuǎn)/分，一個(gè)體重為30kg的小孩坐在距離軸心1m處（盤(pán)半徑大于1m）隨盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)（沒(méi)有滑動(dòng)）。這個(gè)小孩受到的向心力有多大？這個(gè)向心力是由什么力提供的？11．8N，由小孩與盤(pán)之間的靜摩擦力提供

4、用細(xì)線拴著一個(gè)小球，在光滑水平面上作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，有下列說(shuō)法,其中正確的是（）A．小球線速度大小一定時(shí)，線越長(zhǎng)越容易斷B．小球線速度大小一定時(shí)，線越短越容易斷C．小球角速度一定時(shí)，線越長(zhǎng)越容易斷D．小球角速度一定時(shí)，線越短越容易斷BC5、人造衛(wèi)星的天線偶然折斷，那么()(A)天線將作自由落體運(yùn)動(dòng)，落向地球；(B)天線將作平拋運(yùn)動(dòng)，落向地球；(C)天線將沿軌道切線方向飛出，遠(yuǎn)離地球；(D)天線將繼續(xù)和衛(wèi)星一起沿軌道運(yùn)轉(zhuǎn)。D6、桿長(zhǎng)為L(zhǎng)，球的質(zhì)量為m，桿連球在豎直平面內(nèi)繞軸O自由轉(zhuǎn)動(dòng)，已知在最高點(diǎn)處，桿對(duì)球的彈力大小為F=1/2mg，求這時(shí)小球的即時(shí)速度大小。解：小球所需向心力向下，本題中F=1/2mg＜mg，所以彈力的方向