(浙江专用)2018_2019学年高中物理第五章曲线运动7生活中的圆周运动学案新人教版必修2.doc
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1、17 生活中的圆周运动学考 选考学习目标1.能定性分析火车外轨比内轨高的原因,能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题.2.知道航天器中的失重现象的本质.3.知道离心运动及其产生条件,了解离心运动的应用和防止.考试要求c c一、铁路的弯道1.火车在弯道上的运动特点火车在弯道上运动时做圆周运动,具有向心加速度,由于其质量巨大,因此需要很大的向心力.2.转弯处内外轨一样高的缺点如果转弯处内外轨一样高,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.3.铁路弯道的特点(1)转弯处外轨略高于内轨.(2)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.(3)铁轨对火车的支持力与
2、火车所受重力的合力指向轨道的圆心,它提供了火车以规定速度行驶时的向心力.二、拱形桥2汽车过拱形桥 汽车过凹形桥受力分析向心力 Fn mg FN mv2rFn FN mg mv2r对桥的压力FN mg mv2rFN mg mv2r结论汽车对桥的压力小于汽车的重力,而且汽车速度越大,对桥的压力越小汽车对桥的压力大于汽车的重力,而且汽车速度越大,对桥的压力越大三、航天器中的失重现象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提供向心力, mg FN m,所以 FN mg m .v2r v2r2.完全失重状态:当 v 时,座舱对宇航员的支持力 FN0,宇航员处于完全失重状态.rg四、离
3、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.(2)防止:汽车在公路转弯处必须限速行驶;转动的砂轮、飞轮的转速不能太高.1.判断下列说法的正误.(1)铁路的弯道处,内轨高于外轨.()(2)汽车行驶至拱形桥顶部时,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宇航员处于完全失重状态,故不再受重力.()(5)航天器中处于完全失重状态的物体所受合力为零.()(6)做离心运动的物
4、体可以沿半径方向向外运动.()2.飞机由俯冲转为拉起的一段轨迹可看成一段圆弧,如图 1 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 km/h,则这时飞行员对座椅的压力大小约为_.( g 取 10 m/s2)3图 1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 mg 和座椅的支持力 FN两个力的作用,根据牛顿第二定律得 FN mg m ,所以 FN mg m 7010 N70 N4 589 N,v2r v2r 10
5、02180由牛顿第三定律得,飞行员对座椅的压力为 4 589 N.【考点】向心力公式的简单应用【题点】竖直面内圆周运动中的动力学问题一、火车转弯问题设火车转弯时的运动为匀速圆周运动.(1)如果铁路弯道的内外轨一样高,火车在转弯时的向心力由什么力提供?会导致怎样的后果?(2)实际上在铁路的弯道处外轨略高于内轨,试从向心力的来源分析这样做的优点.(3)当轨道平面与水平面之间的夹角为 ,转弯半径为 R 时,火车行驶速度多大轨道才不受挤压?(重力加速度为 g)(4)当火车行驶速度 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gRtan 侧轨道
6、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 vmr 2或 F 合 ,mv2r物体做半径变小的近心运动,即“提供过度” ,也就是“提供”大于“需要”.若 F 合 L2C.L1L2D.前三种情况均有可能答案 B【考点】竖直面内的圆周运动分析【题点】汽车过桥问题7.(多选)一个质量为 m 的物体(体积可忽略),在半径为 R 的光滑半球顶点处以水平速度 v0运动,如图 5 所示,则下列说法正确的是( )图 5A.若 v0 ,则物体对半球顶点无压力gRB.若 v0 ,则物体对半球顶点的压力为 mg12gR 12C.若 v00,则物体对半球顶点的压力为 m
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