4 生活中的圆周运动
[学习目标] 1.会分析火车转弯、汽车过拱形桥等实际运动问题中向心力的来源，能解决生活中的圆周运动问题.2.了解航天器中的失重现象及原因.3.了解离心运动及物体做离心运动的条件，知道离心运动的应用及危害．
一、火车转弯
2．铁路弯道的特点
(1)弯道处外轨略高于内轨．
运动汽车
(2)火车转弯时铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道的内侧．支持力与重力的合力指向圆心．
(3)在修筑铁路时，要根据弯道的半径和规定的行驶速度，适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和弹力FN的合力来提供．
二、汽车过拱形桥
汽车过拱形桥 | 汽车过凹形桥 | |
受力 分析 | ||
向心力 | Fn＝mg－FN＝m | Fn＝FN－mg＝m |
对桥的压力 | FN′＝mg－m | FN′＝mg＋m |
结论 | 汽车对桥的压力小于汽车的重力，而且汽车速度越大，汽车对桥的压力越小 | 汽车对桥的压力大于汽车的重力，而且汽车速度越大，汽车对桥的压力越大 |
三、航天器中的失重现象
1．向心力分析：航天员受到的地球引力与座舱对他的支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律：mg－FN＝m，所以FN＝m(g－)．
2．完全失重状态：当v＝时座舱对航天员的支持力FN＝0，航天员处于完全失重状态．
四、离心运动
1．定义：做圆周运动的物体沿切线飞出或做逐渐远离圆心的运动．
2．原因：向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力．
3．离心运动的应用和防止
(1)应用：离心干燥器；洗衣机的脱水筒；离心制管技术；分离血浆和红细胞的离心机．
(2)防止：转动的砂轮、飞轮的转速不能太高；在公路弯道，车辆不允许超过规定的速度．
1．判断下列说法的正误．
(1)铁路的弯道处，内轨高于外轨．( × )
(2)汽车驶过拱形桥顶部时，对桥面的压力等于车重．( × )
(3)汽车行驶至凹形桥底部时，对桥面的压力大于车重．( √ )
(4)绕地球做匀速圆周运动的航天器中的航天员处于完全失重状态，故不再受重力．( × )
(5)做离心运动的物体可以沿半径方向向外运动．( × )
2.如图1所示，汽车在通过水平弯道时，轮胎与地面间的摩擦力已达到最大值，若汽车转弯的速率增大到原来的倍，为使汽车转弯时仍不打滑，其转弯半径应变为原来的________倍．
图1
答案 2
解析 汽车所受的摩擦力提供向心力，则有Ff＝，Ff不变，v增大为v，则弯道半径要变为原来的2倍．
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