《2018-2019学年高中物理 第二章 匀速圆周运动 3 圆周运动的实例分析 4 圆周运动与人类文明(选学)学案 教科版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2018-2019学年高中物理 第二章 匀速圆周运动 3 圆周运动的实例分析 4 圆周运动与人类文明(选学)学案 教科版必修2（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3圆周运动的实例分析 4圆周运动与人类文明(选学)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.3.列举实例，了解圆周运动在人类文明进程中的广泛应用，认识到圆周运动对人类文明发展的重大影响一、汽车过拱形桥1.受力分析(如图1)图12向心力：FmgNm.3对桥的压力：Nmg.4结论：汽车对桥的压力小于汽车的重力，而且汽车速度越大，对桥的压力越小二、“旋转秋千”圆锥摆1物理模型：细线下面悬挂一个钢球，使钢球在某个水平面内做匀速圆周运动，悬线旋转形成一个圆锥面，这种装置叫圆锥摆2.向心力来源：由重力和悬
2、线拉力的合力提供(如图2)图2由F合mgtan m2r，rlsin 得：周期T2.3结论：悬线与中心轴的夹角跟“旋转秋千”的角速度和悬线长有关，与所乘坐人的体重无关在悬线长一定的情况下，角速度越大则悬线与中心轴的夹角也越大(小于90)三、火车转弯1运动特点：火车转弯时实际是在做圆周运动，因而具有向心加速度，由于其质量巨大，所以需要很大的向心力2向心力来源(1)若转弯时内外轨一样高，则由外轨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重力G和支持力N的合力提供四、离心运动1定义：在做圆周运动时，由于合外力提供的向心力消失或不足
3、，以致物体沿圆周运动的切线方向飞出或远离圆心而去的运动叫做离心运动2离心机械：利用离心运动的机械叫做离心机械常见的离心机械有洗衣机的脱水筒、离心机1判断下列说法的正误(1)汽车行驶经过凸形桥顶部时，对桥面的压力等于车重()(2)汽车行驶经过凹形桥底部时，对桥面的压力大于车重()(3)铁路的弯道处，内轨高于外轨()(4)火车驶过弯道时，火车对轨道一定没有侧向压力()(5)做离心运动的物体可以沿半径方向运动()2.飞机由俯冲转为拉起的一段轨迹可看成一段圆弧，如图3所示，飞机做俯冲拉起运动时，在最低点附近做半径为r180 m的圆周运动，如果飞行员质量m70 kg，飞机经过最低点P时的速度v360 k
4、m/h，则这时飞行员对座椅的压力大小为_(g取10 m/s2)图3答案4 589 N解析飞机经过最低点时，v360 km/h100 m/s.对飞行员进行受力分析，飞行员在竖直面内共受到重力G和座椅的支持力N两个力的作用，根据牛顿第二定律得Nmgm，所以Nmgm7010 N70 N4 589 N，由牛顿第三定律得，飞行员对座椅的压力为4 589 N.一、汽车过拱形桥如图4甲、乙为汽车在凸形桥、凹形桥上行驶的示意图，汽车行驶时可以看做圆周运动图4(1)如图甲，汽车行驶到拱形桥的桥顶时：什么力提供向心力？汽车对桥面的压力有什么特点？汽车对桥面的压力与车速有什么关系？汽车安全通过拱桥顶(不脱离桥面)行
5、驶的最大速度是多大？(2)如图乙当汽车行驶到凹形桥的最底端时，什么力提供向心力？汽车对桥面的压力有什么特点？答案(1)当汽车行驶到凸形桥的桥顶时，重力与支持力的合力提供向心力，即mgNm；此时汽车对桥面的压力Nmgm，即汽车对桥面的压力小于汽车的重力，汽车处于失重状态由Nmgm可知，当汽车的速度增大时，汽车对桥面的压力减小，当汽车对桥面的压力为零时，汽车的重力提供向心力，此时汽车的速度达到最大，由mgm，得vm，如果汽车的速度超过此速度，汽车将离开桥面(2)当汽车行驶到凹形桥的最底端时，重力与支持力的合力提供向心力，即Nmgm；此时汽车对桥面的压力Nmgm，即汽车对桥面的压力大于汽车的重力，汽
6、车处于超重状态，并且汽车的速度越大，汽车对桥面的压力越大1汽车过拱形桥(如图5)图5汽车在最高点满足关系：mgNm，即Nmgm.(1)当0v时，0Nmg.(2)当v时，N0，汽车将脱离桥面做平抛运动，发生危险2汽车过凹形桥(如图6)图6汽车在最低点满足关系：Nmg，即Nmg.由此可知，汽车对桥面的压力大于其自身重力，故凹形桥易被压垮，因而实际中拱形桥多于凹形桥例1如图7所示，质量m2.0104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为60 m，如果桥面承受的压力不超过3.0105 N，则：(g取10 m/s2)图7(1)汽车允许的最大速率是多少？(2)若以所求速率
7、行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？答案(1)10 m/s(2)1.0105 N解析对汽车受力分析如图，汽车驶至凹形桥面的底部时，合力向上，车对桥面压力最大；汽车驶至凸形桥面的顶部时，合力向下，车对桥面的压力最小(1)汽车在凹形桥的底部时，由牛顿第三定律可知，桥面对汽车的支持力N13.0105 N，根据牛顿第二定律N1mgm，即v10 m/s由于vv0时，轮缘受哪个轨道的压力？当火车行驶速度vv0时，重力和支持力的合力提供的向心力不足，此时外侧轨道对轮缘有向里的侧向压力；当火车行驶速度vv0时，外轨道对轮缘有侧压力(3)当火车行驶速度vv0时，内轨道对轮缘有侧压力例3铁路在弯道处的内外轨道高度是
8、不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为，如图12所示，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度等于，则()图12A内轨对内侧车轮轮缘有挤压B外轨对外侧车轮轮缘有挤压C这时铁轨对火车的支持力等于D这时铁轨对火车的支持力大于答案C解析由牛顿第二定律F合m，解得F合mgtan ，此时火车受重力和铁路轨道的支持力作用，如图所示，Ncos mg，则N，内、外轨道对火车均无侧压力，故C正确，A、B、D错误【考点】交通工具的转弯问题【题点】倾斜面内的转弯问题火车转弯问题的解题策略1对火车转弯问题一定要搞清合力的方向，指向圆心方向的合外力提供火车做圆周运动的向心力，方向指向水平面内的圆心2弯道处两轨在同一水平面上时，向心力由外轨对轮缘的弹力提供3当外轨高于内轨时，向心力由火车的重力和铁轨的支持力以及内、外轨对轮缘的弹力的合力提供；当火车速度以规定速度行驶时，内、外轨对轮缘的弹力为零四、离心运动1做圆周运动的物体向心力突然消失，它会怎样运动？答案将沿切线方向飞出2如果物体受的合
