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1、生活中的生活中的圆圆周运周运动动一、一、铁铁路的弯道路的弯道1运运动动特点特点火火车车转转弯弯时时做做_运运动动，因因而而具具有有向向心心加加速速度度，由由于于质质量巨大，所以需要很大的量巨大，所以需要很大的_力力2向心力来源向心力来源(1)若若转转弯弯处处内内外外轨轨一一样样高高，则则由由_对对轮轮缘缘的的弹弹力力提提供供向向心力心力(2)若若转转弯弯处处外外轨轨略高于内略高于内轨轨，列，列车车按按规规定速度行定速度行 驶驶，向心力，向心力几乎完全由几乎完全由_和和_的合力提供的合力提供圆圆周周向心向心外外轨轨重力重力支持力支持力二、拱形二、拱形桥桥1向心力来源向心力来源汽汽车过车过拱形拱形
2、桥时桥时做做圆圆周运周运动动，所需，所需 向向 心力由心力由_和和桥桥面的面的_的合力提供的合力提供重力重力支持力支持力GFNFNG判一判判一判1.(1)汽汽车车在水平路面上匀速行在水平路面上匀速行驶时驶时，对对地面的地面的压压力力等于等于车车重，加速行重，加速行驶时驶时大于大于车车重重()(2)汽汽车车在拱形在拱形桥桥上行上行驶驶，速度小，速度小时对桥时对桥面的面的压压力大于力大于车车重重,速速度大度大时压时压力小于力小于车车重重()(3)汽汽车车通通过过凹形凹形桥桥底部底部时时,对桥对桥面的面的压压力一定大于力一定大于车车重重.()提示：提示：(1)(2)(3)完全失重完全失重3任何关任何
3、关闭闭了了发动发动机，又不受阻力的机，又不受阻力的飞飞行器的内部行器的内部,都都是一个是一个_的的环环境境完全失重完全失重特特别别提醒：提醒：把航天器失重的原因把航天器失重的原因说说 成是它离成是它离 地球太地球太远远，从而，从而摆摆脱了地球引力，是完全脱了地球引力，是完全错误错误的的判一判判一判2.(1)“天天宫宫一号一号”中的宇航中的宇航员处员处于完全失重状于完全失重状态态()(2)“天天宫宫一号一号”中的宇航中的宇航员员不受重力作用不受重力作用()(3)“天天宫宫一号一号”中的宇航中的宇航员员所受合力所受合力为为零零()提示：提示：(1)(2)(3)四、离心运四、离心运动动1定定义义：在
4、向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力在向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力时时，物体沿，物体沿_飞飞出或做出或做_的运的运动动2应应用用:洗衣机脱水桶洗衣机脱水桶,纺织纺织厂和厂和炼钢炼钢厂也常采用离心技厂也常采用离心技术术切切线线逐逐渐远渐远离离圆圆心心火火车转车转弯弯问题问题1火火车车轮车车轮的特点的特点火火车车的的车轮车轮有凸出的有凸出的轮缘轮缘，火，火车车在在铁轨铁轨上运行上运行时时，车轮车轮与与铁铁轨轨有水平与有水平与竖竖直两个接触面，直两个接触面，这这种种结结构特点，主要是避免火构特点，主要是避免火车车运行运行时时脱脱轨轨，如，如图图所示所示3明确明确圆圆周平面周平面虽
5、虽然外然外轨轨高于内高于内轨轨，但整个外，但整个外轨轨和整个内和整个内轨轨 都是都是 等高的因等高的因而火而火车车在行在行驶驶的的过过程中重心的程中重心的轨轨迹在迹在 同一水同一水 平面内故火平面内故火车车的向心加速度和向心力均是沿水平面而指向的向心加速度和向心力均是沿水平面而指向圆圆心的心的4速度与速度与轨轨道道压压力的关系力的关系(1)当当vv0时时，所需向心力，所需向心力仅仅 由重由重 力和力和弹弹 力的合力提供，此力的合力提供，此时时内外内外轨轨道道对轮缘对轮缘无无挤压挤压作用作用(2)当当vv0时时，外，外轨轨道道对轮缘对轮缘有有侧压侧压力力(3)当当vv0时时，内，内轨轨道道对轮缘
6、对轮缘有有侧压侧压力力特特别别提醒：提醒：(1)汽汽车车、摩托、摩托车赛车赛道拐弯道拐弯处处和高速公和高速公 路路转转弯弯处设处设计计成外高内低，也是成外高内低，也是为为了减小了减小车轮车轮受受 到地面施加的到地面施加的 侧侧向力的向力的作用作用(2)火火车车拐弯拐弯时时做匀速做匀速圆圆周运周运动动，合力沿水，合力沿水 平方向，而不是沿平方向，而不是沿轨轨道斜面方向道斜面方向C思路点思路点拨拨求解求解该题应该题应把握以下两点：把握以下两点：(1)火火车转车转弯的向心力由重力和支持力的合力提供弯的向心力由重力和支持力的合力提供(2)vv0外外侧轮缘侧轮缘受受挤压挤压规规律律总结总结(1)火火车车
7、以以规规定速度通定速度通过过弯道弯道时时，是由重力与支持力的合力提，是由重力与支持力的合力提供向心力，其合力沿水平方向指向供向心力，其合力沿水平方向指向圆圆心；心；(2)车辆车辆在水平路面上在水平路面上转转弯弯时时，摩擦力提供向心力，摩擦力提供向心力1(2013高考新高考新课标课标全国卷全国卷)公公路急路急转转弯弯处处通常是交通事通常是交通事故多故多发发地地带带如如图图，某公路急，某公路急转转弯弯处处是一是一圆圆弧，当汽弧，当汽车车行行驶驶的速率的速率为为vc 时时，汽，汽车车恰好没有向公路内外两恰好没有向公路内外两侧侧滑滑动动的的趋势趋势则则在在该该弯道弯道处处()A路面外路面外侧侧高内高内
8、侧侧低低 B车车速只要低于速只要低于vc，车辆车辆便会向内便会向内侧侧滑滑动动 C车车速速虽虽然然高高于于vc，但但只只要要不不超超出出某某一一最最高高限限度度，车车辆辆便便不不会向外会向外侧侧滑滑动动D当路面当路面结结冰冰时时，与未，与未结结冰冰时时相比，相比，vc 的的值变值变小小 AC解析：解析：汽汽车车以速率以速率vc转转弯，需要指向内弯，需要指向内侧侧的向的向 心力，汽心力，汽车车恰恰好没有向公路内外两好没有向公路内外两侧侧滑滑动动的的趋势趋势，说说明此明此 处处公路公路 内内侧较侧较低低外外侧较侧较高高,选项选项A正确正确车车速只要低于速只要低于vc，车车 辆辆便便 有向有向 内内
9、侧侧滑滑动动的的趋势趋势，但不一定向内，但不一定向内侧侧滑滑动动，选项选项B错误错误车车 速速 虽虽 然然高于高于vc，由于，由于车轮车轮与地面有摩擦力，但只要不超与地面有摩擦力，但只要不超 出出 某一最高某一最高限度，限度，车辆车辆便不会向外便不会向外侧侧滑滑动动，选项选项C正正 确根确根 据据 题题述，汽述，汽车车以速率以速率vc转转弯，需要指向内弯，需要指向内侧侧的向心力，汽的向心力，汽 车车恰恰 好没有向好没有向公路内外两公路内外两侧侧滑滑动动的的趋势趋势，没有受到摩擦力，所，没有受到摩擦力，所 以当以当 路面路面结结冰冰时时，与未，与未结结冰冰时时相比，相比，转转弯弯时时vc的的值值
10、不不变变，选项选项D错误错误凹凸凹凸桥问题桥问题的求解的求解1运运动动学特点学特点:汽汽车过车过拱形拱形桥时桥时的运的运动动可看做可看做圆圆周运周运动动2运运动动学分析学分析(1)向心力来源：汽向心力来源：汽车过车过拱形拱形桥桥的最高点或最低点的最高点或最低点时时，汽，汽车车在在竖竖直方向上受到重力和直方向上受到重力和桥桥的支持力的支持力FN，它，它们们的合力提供的合力提供汽汽车车做做圆圆周运周运动动的向心力的向心力(2)汽汽车过车过拱形拱形桥压桥压力的分析与力的分析与讨论讨论汽汽车过桥车过桥可分可分为过为过凸形凸形桥桥和凹形和凹形桥桥两个两个问题问题若若 汽汽 车车 质质量量为为m，桥桥面面
11、圆圆弧半径弧半径为为R,汽汽车车在最高点或在最高点或 最低点速率最低点速率为为v,则则汽汽车车位于位于桥桥面最高点或最低点面最高点或最低点时对桥时对桥 面面 的的压压 力大小情况可力大小情况可通通过过下表下表讨论讨论汽汽车过车过凸形凸形桥桥汽汽车过车过凹形凹形桥桥受力分析受力分析规规定向心定向心力方向力方向为为正方向正方向汽汽车过车过凸形凸形桥桥汽汽车过车过凹形凹形桥桥牛牛顿顿第三定律第三定律讨论讨论v增大，增大，F压压增大增大 如如图图所示，所示，质质量量m2.0104 kg的汽的汽车车以不以不变变 的速率的速率先后先后驶过驶过凹形凹形桥桥面和凸形面和凸形桥桥面，两面，两桥桥面面 的的圆圆弧
12、弧 半径均半径均为为60 m如果如果桥桥面承受的面承受的压压力不得超力不得超过过3.0105 N，则则：(1)汽汽车车允允许许的最大速率是多少？的最大速率是多少？(2)若以所求速度行若以所求速度行驶驶，汽，汽车对桥车对桥面的最小面的最小压压力是力是 多多 少？少？(g取取10 m/s2)思路点思路点拨拨首先判断汽首先判断汽车车在何位置在何位置对对路面路面 的的 压压力力 最大、最最大、最小，然后利用向心力公式求解小，然后利用向心力公式求解1离心运离心运动动的的实质实质离心运离心运动实质动实质是物体是物体惯惯性的表性的表现现做做圆圆周周 运运动动的的 物体，物体，总总有有沿着沿着圆圆周切周切线飞线飞出去的出去的趋趋向，之所以向，之所以 没有没有 飞飞出去，是因出去，是因为为受受到向心力作用的到向心力作用的缘缘故从某种意故从某种意 义义上上 说说，向心力的作用是不，向心力的作用是不断地把物体从断地把物体从圆圆周运周运动动的的 切切线线方方 向拉到向拉到圆圆周上来一旦作周上来一旦作为为向心力的合外力突然消失或向心力的合外力突然消失或 不足以提供不足以提供 向心力，物体就会向心力，物体就会发发生离心运生离心运动动对对离心运离心运动动的理解的理解