《云南省峨山彝族自治县第一中学人教版高中物理必修二课件：5.7 生活中的圆周运动4》由会员分享，可在线阅读，更多相关《云南省峨山彝族自治县第一中学人教版高中物理必修二课件：5.7 生活中的圆周运动4（31页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第5章曲线运动 第7节生活中的圆周运动 学习目标1 会分析具体圆周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 1 运动特点火车转弯时实际是在做 运动 因而具有向心加速度 由于其质量巨大 所以需要很大的 力 知识点一 铁路的弯道 圆周 向心 2 向心力来源 1 若转弯时内外轨一样高 则由 对轮缘的弹力提供向心力 这样铁轨和车轮极易受损 2 内外轨有高度差 依据规定的行驶速度行驶 转弯时向心力几乎完全由 和 的合力提供 外轨 重力 支持力 思考1 火车行驶速度大于规定的速度时 是外轨还是内轨
2、受到挤压易受损 提示 外轨 1 关于铁路转弯处内轨和外轨间的高度关系 下列说法中正确的是 A 内轨和外轨一样高 以防列车倾倒B 因为列车在转弯处有向内倾倒的可能 故一般使内轨高于外轨 以防列车倾倒C 外轨比内轨略高 这样可以使列车顺利转弯 减少车轮与铁轨间的挤压D 以上说法都不对 效果自查 解析列车转弯时实际是在做圆周运动 若内轨和外轨一样高 则列车做圆周运动的向心力由外轨对轮缘的弹力提供 但由于列车质量太大 轮缘与外轨间的弹力太大 铁轨与车轮极易受损 可能造成翻车事故 若转弯处外轨比内轨略高 此时列车转弯所需的向心力可由列车的重力和铁轨的支持力的合力提供 故选项C正确 答案C 知识点二 拱形
3、桥 FN G 思考2 汽车在水平路面上匀速行驶时 对地面的压力等于车重 加速行驶时大于车重吗 提示 汽车在水平路面上不论是匀速行驶 还是加速行驶时 竖直方向上受重力和支持力 二力平衡 所以对地面的压力始终等于车重 2 一辆满载的卡车在起伏的公路上匀速行驶 如图所示 由于轮胎过热 容易爆胎 爆胎可能性最大的地段是 A A处B B处C C处D D处 效果自查 答案D 1 向心力分析宇航员受到的地球引力与座舱对他的支持力的合力为他提供向心力 m 2 支持力分析 FN 3 讨论当v 时 座舱对宇航员的支持力FN 0 宇航员处于 状态 知识点三 航天器中的失重现象 mg FN 完全失重 思考3 航天器中
4、处于完全失重状态的物体一定不受重力作用 提示 处于完全失重状态的物体仍受重力作用 3 宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动 下列说法正确的有 A 在飞船内可以用天平测量物体的质量B 在飞船内可以用水银气压计测舱内的气压C 在飞船内可以用弹簧测力计测拉力D 在飞船内将重物挂于弹簧测力计上 弹簧测力计示数为0 但重物仍受地球的引力 效果自查 解析飞船内的物体处于完全失重状态 此时放在天平上的物体对天平的压力为0 因此不能用天平测量物体的质量 A错误 同理 水银也不会产生压力 故水银气压计也不能使用 B错误 弹簧测力计测拉力遵从胡克定律 拉力的大小与弹簧伸长量成正比 C正确 飞船内的重物处于完全失重状态 并
5、不是不受重力 而是重力全部用于提供物体做圆周运动所需的向心力 D正确 答案CD 1 定义物体沿切线飞出或做 圆心的运动 2 原因向心力突然 或合外力不足以提供 3 应用洗衣机的 制作无缝钢管 水泥线杆等 知识点四 离心运动 逐渐远离 消失 所需向心力 脱水筒 4 下列关于离心现象的说法正确的是 A 当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象B 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切力都突然消失时 它将做背离圆心的圆周运动C 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切力都突然消失时 它将沿切线做直线运动D 做匀速圆周运动的物体 当它所受的一切力都突然消失时 它将做曲线运动 效果自查 解析向心力是根据效果
6、命名的力 做匀速圆周运动的物体所需要的向心力 是它所受的某个力或几个力的合力提供的 因此 它并不受向心力和离心力的作用 它之所以产生离心现象是由于F合 F向 m 2r 故A错 物体在做匀速圆周运动时 若它所受到的力都突然消失 根据牛顿第一定律 它将从这时起做匀速直线运动 故C正确 B D错 答案C 1 轨道平面 在水平面内2 转弯速度设转弯处的半径为R 行驶的火车质量为m 两轨所在平面与水平面之间的夹角为 如图所示 探究一 火车转弯问题 典例1 火车在半径r 900m的弯道转弯 火车质量为8 105kg 轨道宽为l 1 4m 外轨比内轨高h 14cm 为了使铁轨不受轮缘的挤压 火车的速度应为多
7、大 g取10m s2 答案30m s 借题发挥 1 轨道轮缘压力与火车速度的关系当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时 火车所需向心力不再仅由重力和支持力的合力提供 此时内外轨道对火车轮缘有挤压作用 具体情况如下 当火车行驶速度v v0时 外轨道对轮缘有侧压力 当火车行驶速度v v0时 内轨道对轮缘有侧压力 2 处理这类题目需要弄清两个方面的问题 一是向心力来源 二是火车转弯时轨道平面和圆心 3 汽车 摩托车赛道拐弯处 高速公路转弯处设计成外高内低 也是尽量使车受到的重力和支持力的合力提供向心力 汽车驶至凹形桥面的底部时 合力向上 此时车对桥面压力最大 当车驶至凸形桥面的顶部时 合力向下 此时
8、车对桥面的压力最小 探究二 汽车过桥问题的分析 典例2 一辆质量为800kg的汽车在圆弧半径为50m的拱桥上行驶 g取10m s2 1 若汽车到达桥顶时速度为v1 5m s 汽车对桥面的压力是多大 2 汽车以多大速度经过桥顶时 恰好对桥面没有压力 3 汽车对桥面的压力过小是不安全的 因此汽车过桥时的速度不能过大 对于同样的车速 拱桥圆弧的半径大些比较安全 还是小些比较安全 4 如果拱桥的半径增大到与地球半径一样大 汽车要在桥面上腾空 速度至少为多大 已知地球半径为6400km 解析如图所示 汽车到达桥顶时 受到重力mg和桥面对它的支持力FN的作用 1 汽车对桥面的压力大小等于桥面对汽车的支持力FN 汽车过桥时做圆周运动 重力和支持力的合力提供向心力 根据牛顿第二定律有 答案 1 7600N 2 22 4m s 3 半径大些比较安全 4 8000m s 借题发挥 1 分析汽车过桥这类问题时应把握以下两点 汽车在拱桥上的运动是竖直面内的圆周运动 汽车在桥顶时受到重力和桥面的支持力作用 这两个力的合力提供向心力 2 解题步骤是 选取研究对象 确定轨道平面 圆心位置和轨道半径 正确分析研究对象的受力情况 切记 向心力是按作用效果命名的力 在受力分析时不能列出 明确向心力的来源 根据牛顿运动定律列方程求解 看 观 谢 谢
