圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析的全面分析

1、圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析”的課標(biāo)、教綱、考綱、教材、教材編寫(xiě)說(shuō)明、自編教輔、課標(biāo)要求1 .內(nèi)容標(biāo)準(zhǔn)(1) 會(huì)用運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法分析拋體運(yùn)動(dòng)。例1分別以物體在水平方向和豎直方向的位移為橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)，描繪做拋體運(yùn)動(dòng)的物體的軌跡。(2) 會(huì)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)。知道向心加速度。(3) 能用牛頓第二定律分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。分析生活和生產(chǎn)中的離心現(xiàn)象。例2估測(cè)自行車(chē)拐彎時(shí)受到的向心力。(4) 關(guān)注拋體運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律與日常生活的聯(lián)系。2活動(dòng)建議(1) 通過(guò)查找資料，對(duì)比實(shí)際彈道的形狀與拋物線(xiàn)的差異，嘗試做出解釋。(2) 調(diào)查公路拐彎處的傾斜情況或鐵路拐彎處兩條鐵軌的高度差異。二、教學(xué)要求1. 對(duì)課標(biāo)

2、解讀“(二)拋體運(yùn)動(dòng)與圓周運(yùn)動(dòng)” (1)會(huì)用運(yùn)動(dòng)合成與分解的方法分析拋體運(yùn)動(dòng)。(2)會(huì)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)。知道向心加速度。(3) 能用牛頓第二定律分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。分析生活和生產(chǎn)中的離心現(xiàn)象。(4) 關(guān)注拋體運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律與日常生活的聯(lián)系。2.教學(xué)要求及建議節(jié)教學(xué)要求教學(xué)建議基本要求發(fā)展要求1.本章的重點(diǎn)是勻 速圓周運(yùn)動(dòng)的概念及 規(guī)律，難點(diǎn)是向心力的 來(lái)源和應(yīng)用牛頓運(yùn)動(dòng)3.圓周1 了解變速圓周運(yùn)動(dòng)和一般曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的分析方能用牛頓運(yùn)動(dòng)法。定律定量分析求2 會(huì)用牛頓第二定律分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，能分析生活中圓周運(yùn)動(dòng)的向心力來(lái)源。3 .會(huì)用向心力和向心加速度的公式求解簡(jiǎn)單的實(shí)際問(wèn)題。4

3、 知道離心現(xiàn)象，能說(shuō)出物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件，并能分析生活和生產(chǎn)中的離心現(xiàn)象。解豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體在最高位置和最低位置的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。定律分析和解決有關(guān)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)際問(wèn)題。2.在角速度概念的教學(xué)中，對(duì)角速度方向的確定不作要求。3通過(guò)一些實(shí)例分析，了解圓周運(yùn)動(dòng)與一般曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的關(guān)系。4.教學(xué)時(shí)，了解利用速度合成求向心加速度的思維方法，向心加速度的公式a =v2/r可以直接給出。5.關(guān)于向心力的定量計(jì)算，只限于向心力等于合外力的情況。6.教學(xué)時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)例引導(dǎo)學(xué)生學(xué)習(xí)向心力來(lái)源的分析方法。三、新舊考綱對(duì)比內(nèi)容舊要求新要求考點(diǎn)說(shuō)明復(fù)習(xí)要求的把握運(yùn)動(dòng)的合成與分解In斜拋運(yùn)動(dòng)增加勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向拋體運(yùn)

4、動(dòng)nn只作定性要心力和離心現(xiàn)象”考點(diǎn)、注勻速圓周運(yùn)動(dòng)、角速度、nI求意另兩個(gè)考點(diǎn)要求的升、 降。線(xiàn)速度、向心加速度勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力nn取消原有的曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)中質(zhì)點(diǎn)的速度的方向沿軌道的切線(xiàn)方向，且離心現(xiàn)象II必具有加速度"考點(diǎn)。取消了不要求會(huì)推導(dǎo)向 心加速度的公式”的說(shuō)明。對(duì)斜拋運(yùn)動(dòng)只要求定性了解，不必定量計(jì)算四、教材五、教材編寫(xiě)說(shuō)明（一）教材特色1.重視情景創(chuàng)設(shè)以導(dǎo)言創(chuàng)設(shè)情境（1）以圖片創(chuàng)設(shè)情境（2）以問(wèn)題創(chuàng)設(shè)情景（3）以活動(dòng)創(chuàng)設(shè)情境（4）2. 突出科學(xué)探究（1）實(shí)驗(yàn)探究（2 ）理論探究3. 注重聯(lián)系實(shí)際（1）教學(xué)內(nèi)容：引入課題的情景、研究問(wèn)題的載體、物理知識(shí)的應(yīng)用。（2）習(xí)題選編:

5、聯(lián)系生活實(shí)際、聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際、聯(lián)系科研實(shí)際。（3）課外拓展：課外閱覽、問(wèn)題討論、物理在線(xiàn)實(shí)驗(yàn)室。4.滲透人文精神:（1）關(guān)注物理學(xué)的發(fā)展歷史（2）關(guān)注物理學(xué)對(duì)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展的貢獻(xiàn)（3）關(guān)注國(guó)內(nèi)、外科技發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)（4）關(guān)注與物理學(xué)相關(guān)的熱點(diǎn)問(wèn)題。5.方便自主學(xué)習(xí):（1）教材呈現(xiàn)形式靈活：實(shí)驗(yàn)探究”、理論探究”、觀察思考”、討論交流”、活動(dòng)”。（ 2）課文旁注畫(huà)龍點(diǎn)睛：名詞解釋、點(diǎn)睛之筆、經(jīng)典介紹、總結(jié)性語(yǔ)言、對(duì)正文的補(bǔ) 充說(shuō)明、啟發(fā)式的提問(wèn)。（ 3）課后作業(yè)分層要求：常規(guī)的書(shū)面作業(yè)外，還有課外閱覽、動(dòng)手 實(shí)驗(yàn)、資料搜索、社會(huì)實(shí)踐等。（ 4）章末復(fù)習(xí)及時(shí)到位：二）修訂說(shuō)明1.降低了部分章節(jié)的教學(xué)

6、要求1）將部分章節(jié)的內(nèi)容由必修改為了選修：斜拋運(yùn)動(dòng) ”、“了解相對(duì)論 ”、 “初識(shí)量子論”。2）將正文中的部分內(nèi)容移至了 “發(fā)展空間”。2對(duì)部分教學(xué)內(nèi)容作了適當(dāng)調(diào)整1）調(diào)整了部分知識(shí)的呈現(xiàn)順序：先講向心力 ”，后講向心加速度 ”、 先講 “勢(shì)能 ”，講 “動(dòng)能 動(dòng)能定理 ”、 “能量守恒定律 ”移至能源的開(kāi)發(fā)與利用”內(nèi)、 先介紹 “預(yù)言彗星回歸后介紹 “預(yù)言未知天體 ”。（ 2）調(diào)整了部分章節(jié)的教學(xué)內(nèi)容：運(yùn)動(dòng)的合成與分解 ”一節(jié)中的動(dòng) ”，由對(duì)小船渡河的討論改為 “運(yùn)動(dòng)的合成實(shí)驗(yàn) ”。 在講圓周運(yùn)動(dòng)的向心力時(shí)，用J2130 向心力演示儀進(jìn)行研究。圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析 ”改為 “汽車(chē)過(guò)拱形橋、旋轉(zhuǎn)

7、秋千、火車(chē)轉(zhuǎn)彎、離心運(yùn)動(dòng) ”。萬(wàn)有引力定律的應(yīng)用 ”一節(jié)， 將正文估測(cè)太陽(yáng)平均密度的內(nèi)容改成了估測(cè)地球的平均密度。3增刪了部分文字、圖片和習(xí)題1）增刪文字， 刪去： “運(yùn)動(dòng)的合成與分解 ”“發(fā)展空間 ”討論自行車(chē)氣門(mén)芯的運(yùn)動(dòng)，拋運(yùn)動(dòng) ”“發(fā)展空間 ”原有 “用碎紙片估測(cè)出原子彈爆炸威力的科學(xué)家”， “圓周運(yùn)動(dòng) ”對(duì)線(xiàn)速度方向的 “實(shí)驗(yàn)探究 ”； 增加： “機(jī)械能守恒定律 ”“學(xué)生實(shí)驗(yàn)：驗(yàn)證機(jī)械能守恒定律 ”。（ 2）增刪圖片， 刪去：人物卡通畫(huà)曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)速滑運(yùn)動(dòng)員圖片,“運(yùn)動(dòng)的合成與分解 ”機(jī)械地震儀示意圖；增加 : “人造衛(wèi)星 宇宙飛船 ”中“國(guó)國(guó)家航天計(jì)劃示意圖 ”.（ 3）增刪習(xí)題 , 刪

8、去了難度較大的習(xí)題或重復(fù)的習(xí)題；增加了部分習(xí)題，主要是章節(jié)調(diào)整后為彌補(bǔ)部分練習(xí)題量不足而設(shè)置，有的則是為加強(qiáng)重點(diǎn)內(nèi)容而設(shè)置。六、自編教輔資料第三節(jié)圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析第四節(jié)圓周運(yùn)動(dòng)與人類(lèi)文明（選學(xué)）一、汽車(chē)過(guò)拱形橋1.向心力來(lái)源(最高點(diǎn)和最低點(diǎn))：汽車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng),和橋面的的合力提供向心力2.動(dòng)力學(xué)關(guān)系，由牛頓第三定律可知汽車(chē)對(duì)橋面的壓力大小等于支持力,因此汽車(chē)在凸形橋上運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)橋的壓力重力.當(dāng)如圖2 3 1所示，汽車(chē)在凸形橋的最咼點(diǎn)時(shí)，滿(mǎn)足的關(guān)系為，汽重力.2 3 3時(shí)，其壓力為零.(2)如圖2 3 2所示，汽車(chē)經(jīng)過(guò)凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)，滿(mǎn)足的關(guān)系式為車(chē)對(duì)橋的壓力大小NN .汽車(chē)過(guò)凹形橋時(shí)，對(duì)橋的

9、壓力二、“旋轉(zhuǎn)秋千”“旋轉(zhuǎn)秋千”運(yùn)動(dòng)可簡(jiǎn)化為圓錐擺模型，如圖2 33所示.1向心力來(lái)源：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由物體所受的重力和懸線(xiàn)對(duì)它的合力提供.2.動(dòng)力學(xué)關(guān)系，周期T =所以cos，由此可知,角度與角速度和繩長(zhǎng)I有關(guān)，在繩長(zhǎng)l確定的情況下，角速度越大.三、火車(chē)轉(zhuǎn)彎的作用，如果火車(chē)在水平路1.火車(chē)在彎道上的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：火車(chē)車(chē)輪上突出的輪緣在鐵軌上起到基上轉(zhuǎn)彎,.對(duì)輪緣的彈力就是火車(chē)轉(zhuǎn)彎的向心力，輪緣與外軌間的作用力，鐵軌與輪緣極易受損，故實(shí)際在轉(zhuǎn)彎處，火車(chē)的外軌內(nèi)軌.2.向心力的來(lái)源內(nèi)外軌高度差：依據(jù)，適當(dāng)選擇內(nèi)外軌的高度差，使轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力幾乎完全由的合力來(lái)提供.四、離心運(yùn)動(dòng)1定義

10、：物體沿圓周運(yùn)動(dòng)的切線(xiàn)方向飛出或做逐漸而去的運(yùn)動(dòng).2原因：合外力提供圓周運(yùn)動(dòng)的向心力 或不足，不存在受“離心力”的作用.3離心機(jī)械：利用運(yùn)動(dòng)的機(jī)械.思考感悟 在近地軌道上，各國(guó)發(fā)射了很多的航天器，如衛(wèi)星、空間站、各種探測(cè)器，還隨時(shí)發(fā)射宇宙飛船、航天飛 機(jī)，假設(shè)這些航天器都做勻速圓周運(yùn)動(dòng)設(shè)想地球的引力突然消失，它們將怎樣運(yùn)動(dòng) 提示：這些航天器在引力作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若引力突然消失，它們將沿該時(shí)刻的速度方向做勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，即沿切線(xiàn)方向飛出.疑難辨析善于辨人會(huì)埜強(qiáng)越廉明!一、對(duì)火車(chē)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題的理解1.彎道的特點(diǎn)在實(shí)際的火車(chē)轉(zhuǎn)彎處，外軌高于內(nèi)軌，若火車(chē)轉(zhuǎn)彎所需的向心力完全由重力和支持2m tanmJ

11、L,力的合力提供，即mg an R ,如圖2-3-4所示，則0 JgRtan0為轉(zhuǎn)彎處的規(guī)定速度.其中R為彎道半徑， 為軌道所在平面與水平面的夾角,2.明確圓周平面雖然外軌高于內(nèi)軌，但整個(gè)外軌是等高的，整個(gè)內(nèi)軌是等高的.因而火車(chē)在行駛的過(guò)程中，重心的高度不 變，即火車(chē)重心的軌跡在同一水平面內(nèi).故火車(chē)的圓周平面是水平面，而不是斜面.即火車(chē)的向心加速度 和向心力均是沿水平面而指向圓心.3速度與軌道壓力的關(guān)系(1)當(dāng)火車(chē)行駛速度等于規(guī)定速度0時(shí)，所需向心力僅由重力和彈力的合力提供，此時(shí)內(nèi)外軌道對(duì)火車(chē)無(wú)擠壓作用.(2)當(dāng)火車(chē)行駛速度與規(guī)定速度0不相等時(shí)，火車(chē)所需向心力不再僅由重力和彈力的合力提供，此時(shí)

12、內(nèi)外軌道對(duì)火車(chē)輪緣有擠壓作用，具體情況如下:當(dāng)火車(chē)行駛速度0時(shí)，外軌道對(duì)輪緣有側(cè)壓力.當(dāng)火車(chē)行駛速度0時(shí)，內(nèi)軌道對(duì)輪緣有側(cè)壓力.特別提醒：汽車(chē)、摩托車(chē)賽道拐彎處，高速公路轉(zhuǎn)彎處設(shè)計(jì)成外高內(nèi)低，也是盡量使車(chē)受到的重力和支持力的合力提供向心力，以減小車(chē)輪受到地面施加的側(cè)向擠壓.二、對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的理解1 .離心運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)離心運(yùn)動(dòng)是物體逐漸遠(yuǎn)離圓心的一種物理現(xiàn)象它的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，總是有沿著圓周切線(xiàn)方向飛出去的趨勢(shì)，之所以沒(méi)有飛出去，是因?yàn)槭艿较蛐牧ψ饔玫木壒蕪哪撤N意義上說(shuō),向心力的作用是不斷地把物體從圓周運(yùn)動(dòng)的切線(xiàn)方向拉到圓周上來(lái)一旦作為向心力的合外力突然消失,物體就會(huì)沿切線(xiàn)方向

13、飛出去.2物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，一旦提供向心力的外力突然消失，或者合外力不能提供足夠的向心力時(shí)，物體做遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，即離心運(yùn)動(dòng).3.離心運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn)： 物體做離心運(yùn)動(dòng)并不是物體受到離心力作用,心力所謂“離心力”也是由效果命名的，實(shí)際并不存在.4.合外力與向心力的關(guān)系(如圖2 3-5)若F合2r 或 F合需要”.，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，即提供”若F合2r F合r或，物體做半徑變小的近心運(yùn)動(dòng)，即提供過(guò)度”，也就是提供”大于需要”.若F合2r或F合，則外力不足以將物體拉回到原軌道上，而做離心運(yùn)動(dòng)，即需要”大22于 提供”或提供不足”若F合 0，則物體做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng).特別提醒：(1)離

14、心運(yùn)動(dòng)并不是受“離心力”的作用產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng).(2)離心運(yùn)動(dòng)并不是沿半徑方向向外遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng).三、豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)1輕繩模型如圖2-3- 6所示，細(xì)繩系的小球或在軌道內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)的小球，在最高點(diǎn)時(shí)的臨界狀態(tài)為只受重力，則mg2m，則r侖r .在最高點(diǎn)時(shí):(1)Jgr時(shí)，拉力或壓力為零.jgr時(shí)，物體受向下的拉力或壓力.Jgr時(shí)，物體不能達(dá)到最高點(diǎn).即繩類(lèi)的臨界速度為臨jgr.2輕桿模型如圖2-3-7所示，在細(xì)輕桿上固定的小球或在管形軌道內(nèi)運(yùn)動(dòng)的小球，由 于桿和管能對(duì)小球產(chǎn)生向上的支持力，所以小球能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的條件是在最高點(diǎn)的速度大于或等于零，小球的受力情況為:(1)0時(shí)，小球受向上的支

15、持力 N = mg.2-3 - 70Jgr時(shí)，小球受向上的支持力 OvNvmg.Jgr時(shí)，小球除受重力之外不受其他力.Jgr時(shí)，小球受向下的拉力或壓力，并且隨速度的增大而增大.即桿類(lèi)的臨界速度為臨 0 .特別提醒：對(duì)豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)(1)要明確運(yùn)動(dòng)的模型，即繩或桿.由不同模型的臨界條件分析受力，找到向心力的來(lái)源.類(lèi)型一：汽車(chē)過(guò)橋問(wèn)題分析【例11如圖2-3 8所示，質(zhì)量 m =x 104 kg的汽車(chē)以不變的速率先后駛過(guò)凹形橋面和凸形橋面，兩橋面的圓弧半徑均為 60 m，如果橋面承受的壓力不得超過(guò)x105N,則:(2)若以所求速率行駛，汽車(chē)對(duì)橋面的最小壓力是多少(g 取 10I metng(1

16、)汽車(chē)允許的最大速率是多少m/s2)【思路點(diǎn)撥1汽車(chē)在拱橋上運(yùn)動(dòng)時(shí)，對(duì)凹形橋的壓力大于其重力，而對(duì)凸形橋則壓力小于重力由此可 知，對(duì)凹形橋則存在一個(gè)允許最大速率，對(duì)凸形橋則有最小壓力.可根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)，在最低點(diǎn)和最高 點(diǎn)列方程求解.【精講精析1汽車(chē)駛至凹面的底部時(shí)，合力向上，此時(shí)車(chē)對(duì)橋面壓力最大；汽車(chē)駛至凸面的頂部時(shí)，合 力向下，此時(shí)車(chē)對(duì)橋面的壓力最小.(1)汽車(chē)在凹形橋面的底部時(shí)，由牛頓第三定律可知， 橋面對(duì)汽車(chē)的支持力 N1 = x 10 N，根據(jù)牛頓第二定律N1 mg m r1o/6m/s，故汽車(chē)即 心 g)r (寫(xiě) 1O) 60m/s 1朋m/s在凸形橋最高點(diǎn)上不會(huì)脫離橋面，所以最大

17、速率為10j3m/s.(2)汽車(chē)在凸形橋面的頂部時(shí)，由牛頓第二定律得:mg - N2 m r2105n則 N2 m(g 一)2.0 1O4(1O 300)N 1.Or60由牛頓第三定律得，在凸形橋面頂部汽車(chē)對(duì)橋面的壓力為1.0105n .【答案1(1) 10%/3m/s (2) 1.0 1O5N處于超重狀態(tài)，為使對(duì)橋壓力不超出【方法總結(jié)1過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，汽車(chē)的加速度方向豎直向上,最大承受力，汽車(chē)有最大行駛速度限制.(2)應(yīng)用牛頓第二定律列方程時(shí)，應(yīng)取加速度方向?yàn)檎较?(3)汽車(chē)對(duì)橋的壓力與橋?qū)ζ?chē)的支持力是作用力與反作用力.3【變式訓(xùn)練1】當(dāng)汽車(chē)通過(guò)橋面粗糙的拱形橋頂點(diǎn)的速度為10m/s時(shí)

18、，車(chē)對(duì)橋頂?shù)膲毫檐?chē)重的 3，如果要使汽車(chē)行駛至該橋頂時(shí)不受摩擦力作用，則汽車(chē)通過(guò)橋頂?shù)乃俣葢?yīng)為B. 20 m/sA. 25 m/sC. 15 m/sD. 30 m/s題型二：火車(chē)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題分析【例2】有一列重為100 t的火車(chē)，以72 km/h的速率勻速通過(guò)一個(gè)內(nèi)外軌一樣高的彎道，軌道半徑為400 m.(g2取 10m/s ) (1)試計(jì)算鐵軌受到的側(cè)壓力;(2)若要使火車(chē)以此速率通過(guò)彎道，且使鐵軌受到的側(cè)壓力為零，我們可以適當(dāng)傾斜路基，試計(jì)算路基傾斜角度的正切值.(2)問(wèn)中，重力和鐵軌對(duì)火車(chē)【思路點(diǎn)撥】(1)問(wèn)中，外軌對(duì)輪緣的側(cè)壓力提供火車(chē)轉(zhuǎn)彎所需要的向心力;的支持力的合力提供火車(chē)轉(zhuǎn)彎的向心

19、力.【精講精析】(1)外軌對(duì)輪緣的側(cè)壓力提供火車(chē)轉(zhuǎn)彎所需要的向心力，所以有2105n.400由牛頓第三定律可知鐵軌受到的側(cè)壓力大小等于105 N .火車(chē)過(guò)彎道，重力和鐵軌對(duì)火車(chē)的彈力的合力正好提供向心力，如圖 -9所示,則 mg tan由此可得tan2一 0.1. rg【答案】(1)105N 【方法總結(jié)】解決這類(lèi)題目首先要明確物體轉(zhuǎn)彎做的是圓周運(yùn)動(dòng)，其次要找準(zhǔn)物體做圓周運(yùn)動(dòng)的平面及 圓心，理解向心力的來(lái)源是物體所受的合力.【變式訓(xùn)練2】路基略?xún)A斜，火車(chē)在拐彎時(shí)，對(duì)于向心力的分析，正確的是A. 由于火車(chē)本身作用而產(chǎn)生了向心力B. 主要是由于內(nèi)外軌的高度差的作用，車(chē)身略有傾斜，車(chē)身所受重力的分力產(chǎn)

20、生了向心力C. 火車(chē)在拐彎時(shí)的速率小于規(guī)定速率時(shí)，內(nèi)軌將給火車(chē)側(cè)壓力，側(cè)壓力就是向心力D. 火車(chē)在拐彎時(shí)的速率大于規(guī)定速率時(shí)，外軌將給火車(chē)側(cè)壓力，側(cè)壓力作為火車(chē)拐彎時(shí)向心力的一部分題型三：離心運(yùn)動(dòng)問(wèn)題分析【例3】如圖2 - 3- 10所示，高速公路轉(zhuǎn)彎處彎道圓半徑 R = 100 m,汽車(chē)輪胎與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)=.若路面是水平的，問(wèn)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)不發(fā)生徑向滑動(dòng)（離心現(xiàn)象）所許可的最大速2率m為多大當(dāng)超過(guò)m時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象（g 9.8m/s ）【思路點(diǎn)撥】明確向心力的來(lái)源和理解離心運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因是求解本題的關(guān) 鍵.2 3- 10為m，最大靜摩擦力可近似看做與滑動(dòng)摩擦力相等，則fmmg，則有2m

21、m一Rmg， mjLgR，由 g 9.8m/s2，可得【精講精析】在水平路面上轉(zhuǎn)彎，向心力只能由靜摩擦力提供，設(shè)汽車(chē)質(zhì)量215m/s 54km/h.當(dāng)汽車(chē)的速度超過(guò) 54km/h時(shí)，需要的向心力m 大于最大靜摩擦力，也r就是說(shuō)實(shí)際所受的摩擦力不足以維持汽車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，汽車(chē)將做離心運(yùn)動(dòng)，嚴(yán)重的將會(huì)出現(xiàn) 翻車(chē)事故.【答案】54km/ h 汽車(chē)做離心運(yùn)動(dòng)或出現(xiàn)翻【變式訓(xùn)練3】下列關(guān)于離心現(xiàn)象的說(shuō)法正確的是（）A. 當(dāng)物體所受的離心力大于向心力時(shí)產(chǎn)生離心現(xiàn)象B. 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都消失時(shí)，它將做背離圓心的圓周運(yùn)動(dòng)C. 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失時(shí)

22、，它將沿切線(xiàn)做直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)D. 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都消失時(shí)，它將做曲線(xiàn)運(yùn)動(dòng)題型四：豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)【例4】長(zhǎng)L = 0.5 m的輕桿，其一端連接著一個(gè)零件 A，A的質(zhì)量m 2kg .現(xiàn)讓A在豎2-3 - 11直平面內(nèi)繞0點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖2-3- 11所示.在A通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，求下列兩種情況下A對(duì)桿的作用力:(1)A的速率為1 m/s ；(2)A的速率為24 m/s.( g 10m/ s )【精講精析】以A為研究對(duì)象，設(shè)其受到桿的拉力為F,則有F mg(1)代入數(shù)據(jù)1m/s，可得12g) 2 fe 10)N16N ,即A受到桿的支持力為16 N .根據(jù)牛頓第三定律可得 A對(duì)

23、桿的作用力為壓力16 N,方向豎直向下(2)代入數(shù)據(jù)4m/s，可得F m(- g) 2 崔 10)N44N，L0.5即A受到桿的拉力為44 N.根據(jù)牛頓第三定律可得 A對(duì)桿的作用力為拉力 44 N，方向豎直向上【答案】 見(jiàn)精講精析【方法總結(jié)】A經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，桿對(duì) A的彈力必沿桿的方向，但它可以給 A向下的拉力，也可以給 A向A,上的支持力.在事先不易判斷該力是向上還是向下的情況下，可先采用假設(shè)法：例如先假設(shè)桿向下拉 若求解結(jié)果為正值，說(shuō)明假設(shè)方向正確；若求解結(jié)果為負(fù)值，說(shuō)明實(shí)際的彈力方向與假設(shè)方向相反.m0.5 kg 的【變式訓(xùn)練4】長(zhǎng)L 0.5m的細(xì)繩拴著小水桶繞固定軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，桶中

24、有質(zhì)量水(g 10m/ s2)，求:(1)在最高點(diǎn)時(shí)，水不流出的最小速率是多少(2)在最高點(diǎn)時(shí)，若速率3m/ s，水對(duì)桶底的壓力為多大課后訓(xùn)探歹動(dòng)Jpt,勤探筆，繪養(yǎng)負(fù)好獸習(xí)習(xí)恨！一、選擇題1.若火車(chē)按規(guī)定速率轉(zhuǎn)彎時(shí)，內(nèi)、外軌對(duì)車(chē)輪皆無(wú)側(cè)壓力，則火車(chē)以較小速率轉(zhuǎn)彎時(shí)A. 僅內(nèi)軌對(duì)車(chē)輪有側(cè)壓力B僅外軌對(duì)車(chē)輪有側(cè)壓力C.內(nèi)、夕卜軌對(duì)車(chē)輪都有側(cè)壓力D.內(nèi)、外軌對(duì)車(chē)輪均無(wú)側(cè)壓力2.汽車(chē)在水平地面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，地面的摩擦力達(dá)到最大，當(dāng)汽車(chē)速率增為原來(lái)的2倍時(shí),則汽車(chē)拐彎的.半徑必須（A.減為原來(lái)的1/2倍B. 減為原來(lái)的1/4倍C增為原來(lái)的2倍D.增為原來(lái)的4倍3.如圖2-3- 12所示，兩根長(zhǎng)度相同的細(xì)繩

25、，連接著相同的兩個(gè)小球，讓它們?cè)诠饣矫鎯?nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其中0為圓心，兩段繩子在同一直線(xiàn)上，此時(shí)，兩段繩子受到的拉力之比T1 :T2為01I2 3- 12B. 2 : 1C. 3 : 2D. 3 : 14. 一輛卡車(chē)在丘陵地勻速行駛，地形如圖2-3- 13所示，由于輪胎太舊，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段應(yīng)是（A. a處B. b處C. c處D. d處5.汽車(chē)通過(guò)拱形橋頂點(diǎn)時(shí)速度為10 m/s，車(chē)對(duì)橋頂?shù)膲毫檐?chē)重的2 - 3- 13如果要使汽車(chē)在橋頂對(duì)橋面沒(méi)有壓力，車(chē)速至少為（A. 15 m/sB. 20 m/sC. 25 m/sD. 30m/s6 雜技演員在表演水流星節(jié)目時(shí)，盛水的杯子匚

26、在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)杯子到最高點(diǎn)時(shí)，里面水也不流出來(lái)，這是因?yàn)椋ˋ.水處于失重狀態(tài)，不受重力的作用了B.水受平衡力作用，合力為零C.水受的合力提供向心力，使水做圓周運(yùn)動(dòng)D.杯子特殊，杯底對(duì)水有吸力7.重球用細(xì)繩懸掛在勻速前進(jìn)的車(chē)廂的天花板上，當(dāng)車(chē)廂突然制動(dòng)時(shí)，則（A.繩的拉力突然變小B.繩的拉力突然變大C.繩的拉力沒(méi)有變化D.無(wú)法判斷拉力如何變化M2-3-148物體m用線(xiàn)通過(guò)光滑的水平板上的小孔與砝碼M相連，并且正在做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖2-3 -14所示，如果減小 M的質(zhì)量，則物體的軌道半徑r、角速度、線(xiàn)速度的大小變化情況是（A. r不變,變小、 變小B. r增大,減小、不變c. r減小,不變、"增大D. r減小