4.生活中的圓周運動課標要求1.通過觀察模型了解火車車輪的特點，會分析火車轉彎時向心力的來源．(科學思維)2．通過對向心力公式的推導分析汽車過拱形橋時的受力和過凹形路面的最低點時的受力、理解航天器中的失重現象．(科學思維)3．分析生產、生活和航天科技中的圓周運動現象，培養運用概念、規律解釋現象和解決問題的能力，增強責任心和使命感．(科學態度與責任)必備知識·自主學習關鍵能力·合作探究評價檢測·素養達成必備知識·自主學習

圓周運動向心2．火車轉彎時向心力的來源分析(1)若轉彎時內外軌一樣高，火車轉彎時，外側車輪的輪緣【車輪與車軌有兩個接觸面】擠壓外軌，火車的向心力由外軌對車輪輪緣的________提供(如圖所示)，由于火車的質量很大，轉彎所需的向心力很大，鐵軌和車輪極易受損．彈力(2)若轉彎時外軌略高于內軌(如圖所示)，根據轉彎處軌道的半徑和規定的行駛速度，適當調整內外軌的高度差，使轉彎時所需的向心力【方向沿水平方向】幾乎完全由________和________的合力提供，從而減輕外軌與輪緣間的擠壓．重力支持力二、汽車過拱形橋項目汽車過凸形橋汽車過凹形橋受力分析向心力對橋的壓力FN′＝________FN′＝________結論汽車對橋的壓力小于汽車的重力，而且汽車速度越大，對橋的壓力________汽車對橋的壓力大于汽車的重力，而且汽車速度越大，對橋的壓力________mg－FNFN－mg

越小越大

完全失重四、離心運動1．定義：做圓周運動的物體沿著________飛出或做逐漸遠離【不是沿半徑向外】圓心的運動．2．原因：向心力突然_______或合力不足以提供______________．3．離心運動的應用和防止(1)應用：洗衣機的脫水筒；離心干燥器；離心制管技術；分離血漿和紅細胞的離心機．(2)防止：轉動的砂輪、飛輪的轉速不能太高；在公路彎道，車輛不允許超過________________．切線方向消失所需的向心力規定的速度走

進

生

活

如圖所示，某電視臺推出了一款娛樂闖關節目，選手最容易失敗落水的地方是第四關“瘋狂轉盤”和第五關“高空滑索”．根據所學物理知識，判斷下列問題：(1)選手進入轉盤后，在轉盤中間比較安全．(

)(2)質量越大的選手，越不容易落水．(

)(3)選手從最后一個轉盤的邊緣起跳去抓滑索時，起跳方向應正對懸索．(

)√××關鍵能力·合作探究探究點一火車轉彎問題分析情境探究火車在鐵軌上轉彎可以看成是勻速圓周運動．[交流討論](1)如果軌道是水平的，火車轉彎時受到哪些力的作用？需要的向心力由誰來提供？(2)靠這種方式對火車轉彎有哪些危害？如何改進？火車受重力、支持力、牽引力、摩擦力和外軌對火車的彈力作用．彈力提供火車轉彎所需的向心力．對確定的彎道，火車轉彎時速度越大，需要的向心力越大，容易造成對外軌的損壞，甚至造成火車脫軌．可以把彎道處建成外高內低的斜面．由重力和支持力的合力提供向心力．核心歸納1.轉彎軌道特點(1)火車轉彎時重心高度不變，軌道是圓弧，軌道圓面在水平面內．(2)轉彎軌道外高內低，這樣的設計使火車受到的支持力向內側發生傾斜，以提供火車做圓周運動的向心力．

應用體驗例1有一列重為100t的火車，以72km/h的速率勻速通過一個內外軌一樣高的彎道，軌道半徑為400m.(1)試計算鐵軌受到的側壓力．(2)若要使火車以此速率通過彎道，如圖所示，且使鐵軌受到的側壓力為零，我們可以適當傾斜路基，試計算路基傾斜角度θ的正切值．105N

【視野拓展】汽車轉彎例2高速公路某彎道處，該段公路寬度為16m，內外側的高度差為2m，某車道設計安全時速為108km/h(無側滑趨勢)．已知角度較小時，角的正切值可近似等于正弦值，若g取10m/s2.該車道的轉彎半徑為(

)A．500m

B．720mC．700m

D．520m

【答案】

B【方法技巧】車輛轉彎問題的分析方法求解車輛轉彎問題，關鍵是對向心力的分析與求解，要合理建立“車輛轉彎”情景模型，注意把握如下幾點：(1)火車或汽車以適當速度通過“外高內低”的彎道時，由重力與支持力的合力提供向心力，其合力沿水平方向指向圓心．(2)火車在水平彎道上轉彎時，鐵軌對輪緣的彈力提供向心力．(3)汽車在水平路面上轉彎時，摩擦力提供向心力．

針對訓練1(多選)火車在鐵軌上轉彎可以視為做勻速圓周運動，火車速度提高易使外軌受損．為解決火車高速轉彎時使外軌受損這一難題，你認為理論上可行的措施是(

)A．減小彎道半徑B．增大彎道半徑C．適當減小內外軌道的高度差D．適當增加內外軌道的高度差答案：BD

探究點二汽車過橋問題分析

情境探究如圖所示，在某次軍事演習中，一輛戰車以恒定的速率在起伏不平的路面上行進．[交流討論]戰車在哪一點時對路面的壓力最大？在哪一點時對路面的壓力最小？

應用體驗例3一輛質量為800kg的汽車在圓弧半徑為50m的拱形橋上行駛(g取10m/s2)．(1)若汽車到達橋頂時速度為v1＝5m/s，求汽車對橋面的壓力大小；7600N(2)求汽車以多大速度經過橋頂時恰好對橋面沒有壓力；(3)汽車對橋面的壓力過小是不安全的，因此汽車過橋時的速度不能過大．對于同樣的車速，拱形橋圓弧的半徑大些比較安全，還是小些比較安全？(4)如果拱形橋圓弧的半徑增大到與地球半徑一樣大，汽車要在橋面上騰空，速度至少為多大？(已知地球半徑為6400km)．22.4m/s

同樣的車速，拱形橋圓弧的半徑大些比較安全8000m/s

【方法技巧】對于汽車過橋問題，具體的解題步驟如下：(1)選取研究對象，確定軌道平面、圓心位置和軌道半徑；(2)正確分析研究對象的受力情況，明確向心力是按作用效果命名的力，在受力分析時不能列出，明確向心力的來源；(3)根據平衡條件和牛頓運動定律列方程求解．

答案：C針對訓練3

鄉間公路在通過小型水庫泄洪閘的下游時常常修成凹形路面，也叫“過水路面”．現有一“過水路面”的圓弧半徑為50m，一輛質量為800kg的小汽車駛過“過水路面”．如圖所示，當小汽車通過“過水路面”的最低點時速度為5m/s.g取10m/s2，則此時汽車對路面的壓力為多大？

答案：8400N探究點三對離心運動的理解情境探究鏈球比賽中，運動員放手后，原本高速旋轉的鏈球會飛出；雨天，當你旋轉雨傘時，會發現水滴沿著傘的邊緣切線飛出．[交流討論](1)鏈球飛出后受幾個力？(2)你能說出水滴沿著傘的邊緣切線飛出的原因嗎？(3)物體做離心運動的條件是什么？重力和空氣阻力．旋轉雨傘時，雨滴也隨著運動起來，但傘面上的雨滴受到的合力不足以提供其做圓周運動的向心力，雨滴由于慣性要保持其原來的速度方向而沿切線方向飛出．向心力突然消失或物體受到的合力不足以提供其運動所需的向心力．核心歸納1.離心運動的實質物體逐漸遠離圓心的運動，本質是物體慣性的體現，從受力情況看是向心力不足．(1)產生離心運動的原因是合力突然消失或不足以提供所需的向心力，而不是物體又受到了“離心力”．(2)做離心運動的物體是做半徑越來越大的運動或沿切線方向飛出去的運動，而不是沿半徑方向飛出去．2．四種運動情況的判斷如圖所示，根據物體所受合外力與所需向心力的關系，可做如下判斷：應用體驗例4[2022·江蘇三校高一聯考]一質量為×103kg的汽車在水平公路上行駛，路面對輪胎的徑向最大靜摩擦力為×104N，當汽車經過半徑為80m的水平彎道時，下列判斷正確的是(

)A．汽車轉彎時所受的力有重力、彈力、摩擦力和向心力B．汽車轉彎的速度為20m/s時所需的向心力為×104NC．汽車轉彎的速度為20m/s時汽車會發生側滑D．汽車能安全轉彎的向心加速度不超過7.0m/s2【答案】

D

教你解決問題題干要點信息提取“水平公路上行駛”重力與支持力等大反向“最大靜摩擦力為1.4×104N”摩擦力提供向心力，最大值為1.4×104N“汽車經過半徑為80m的彎道時”圓周運動的半徑為80m針對訓練4

(多選)洗衣機是現代家庭常見的電器設備．它是采用轉筒帶動衣物旋轉的方式進行脫水的，下列有關說法中正確的是(

)A．脫水過程中，衣物是緊貼筒壁的B．加快脫水筒轉動的角速度，脫水效果會更好C．水能從筒中甩出是因為水滴與衣物間的作用力不足以提供水滴需要的向心力D．靠近中心的衣物脫水效果比四周的衣物脫水效果好解析：脫水過程中，衣物由于離心作用而緊貼筒壁，A說法正確；加快脫水筒轉動的角速度，脫水效果會更好，B說法正確；水能從筒中甩出是因為水滴與衣物間的作用力不足以提供水滴需要的向心力而做離心運動，C說法正確；四周的衣物脫水效果比靠近中心的衣物脫水效果好，D說法錯誤．答案：ABC評價檢測·素養達成

答案：C

答案：C

答案：C

4.[2022·廣東清遠高一聯考](多