09年高一物理勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析

1、高一物理學(xué)案5.62勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析（習(xí)題課） 學(xué)習(xí)目標(biāo)1、進(jìn)一步掌握勻速圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)知識(shí)，知道向心力和向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)2、會(huì)求變速圓周運(yùn)動(dòng)中，物體在特殊點(diǎn)的向心力和向心加速度。3、會(huì)在具體問(wèn)題中分析向心力的來(lái)源，熟練應(yīng)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)公式分析和計(jì)算有關(guān)問(wèn)題。 復(fù)習(xí)提問(wèn)1舉出幾個(gè)在日常生活中遇到的物體做圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例，并說(shuō)明這些實(shí)例中的向心力來(lái)源。2火車(chē)轉(zhuǎn)彎處，外軌略高于內(nèi)軌，試用圓周運(yùn)動(dòng)的有關(guān)知識(shí)，說(shuō)明這樣設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是什么？并畫(huà)出受力分析圖。3、應(yīng)用向心力公式解題的一般步驟：（1）明確研究對(duì)象：解題時(shí)要明確所研究的是哪一個(gè)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體。（2）確定物體做圓周

2、運(yùn)動(dòng)的軌道平面，并找出圓心和半徑。（3）確定研究對(duì)象在某個(gè)位置所處的狀態(tài)，分析物體的受力情況，判斷哪些力提供向心力.這是解題的關(guān)鍵。（4）根據(jù)向心力公式列方程求解。 例題精講【例題1】如圖1所示，汽車(chē)質(zhì)量為1.5×104 kg，以不變的速率先后駛過(guò)凹形橋面和凸形橋面，橋面圓弧半徑為15 ，如果橋面承受的最大壓力不得超過(guò)2.0×105 N，汽車(chē)允許的最大速率是多少?汽車(chē)以此速率駛過(guò)橋面的最小壓力是多少?（10 m/s2）圖1【例題2】繩系著裝有水的水桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，水的質(zhì)量m0.5 kg，繩長(zhǎng)l60 cm，求：（1）最高點(diǎn)水不流出的最小速率?（2）水在最高點(diǎn)速率v

3、3 m/s時(shí)，水對(duì)桶底的壓力?思考：若本題中將繩換成輕桿，將桶換成球，上面所求的臨界速率還適用嗎? 課堂練習(xí)1.如圖所示，質(zhì)量為m的小球用細(xì)線懸于O點(diǎn)，可在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的速度 （l為細(xì)線長(zhǎng)），則此時(shí)細(xì)線的張力為_(kāi)，若到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)的速度時(shí)，細(xì)線的張力為_(kāi)2、鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是R，內(nèi)側(cè)和外側(cè)的高度差為h，L是兩軌間距離，當(dāng)列車(chē)的轉(zhuǎn)彎速率大于_時(shí)，外側(cè)鐵軌與輪緣間發(fā)生擠壓。3、如圖所示，質(zhì)量為m的滑塊滑到圓弧軌道的最低點(diǎn)時(shí)速度大小為v，已知圓弧軌道的半徑是R，則滑塊在圓弧軌道最低點(diǎn)時(shí)對(duì)軌道的壓力是_.4、半徑為R的圓筒A，繞其豎直中心軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其內(nèi)壁上有一質(zhì)量為m的物體B

4、，B一邊隨A轉(zhuǎn)動(dòng)，一邊以豎直的加速度a下滑，AB間的動(dòng)摩擦因數(shù)為，A轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度大小為_(kāi).5、在水平面上轉(zhuǎn)彎的汽車(chē)，向心力是A重力與支持力的合力 B靜摩擦力 C滑動(dòng)摩擦力D重力、支持力、牽引力的合力6、用細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的物體，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，則下列說(shuō)法正確的是A小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，繩子張力可以為0 B小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的最小速度是0C小球做圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)最高點(diǎn)的最小速度是D小球過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，繩子對(duì)小球的作用力可以與所受重力方向相反7、汽車(chē)在傾斜的軌道上轉(zhuǎn)彎如圖所示，彎道的傾角為，半徑為r，則汽車(chē)完全不靠摩擦力轉(zhuǎn)彎的速率是（設(shè)轉(zhuǎn)彎半徑水平）A B C D參考答案：10 3 mg 2 3 45B 6A

5、C 7C 課后作業(yè)課后完成下面的練習(xí)：1為了消除火車(chē)車(chē)輪對(duì)路軌的側(cè)向壓力，鐵路彎道處內(nèi)、外軌不在同一水平面上，其高度差是根據(jù) 和 而設(shè)計(jì)的。若列車(chē)行駛的速率過(guò)大，則 軌必受到車(chē)輪對(duì)它向 的壓力（填“內(nèi)”或“外”）2如右圖所示，用細(xì)線吊著一個(gè)質(zhì)量為的小球，使小球在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，關(guān)于小球的受力情況，正確的是A重力、繩子的拉力、向心力B重力、繩的拉力C重力D以上說(shuō)法均不正確3一輛載重車(chē)在丘陵地行駛，地形如圖所示。輪胎已經(jīng)很舊，為防爆胎，應(yīng)使車(chē)經(jīng)何處的速率最小?4質(zhì)量為4000 kg的汽車(chē)，通過(guò)半徑為40 m的凸形橋頂端時(shí)，對(duì)橋頂?shù)膲毫φ脼榱?，則汽車(chē)的速度大小為 m/s。（取10 m/s2

6、）5如圖為工廠中的行車(chē)示意圖.設(shè)鋼絲長(zhǎng)3 ，用它吊著質(zhì)量為2.7 t的鑄件，行車(chē)以2 m/s的速度勻速行駛，當(dāng)行車(chē)突然剎車(chē)停止時(shí)鋼絲中受到的拉力為 N.6如圖，輕桿OA長(zhǎng)0.5m，在A端固定一小球，小球質(zhì)量0.5 kg，以O(shè)點(diǎn)為軸使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球到達(dá)最高點(diǎn)時(shí)，小球的速度大小為v0.4 m/s，求在此位置時(shí)桿對(duì)小球的作用力.g取10 m/s2。7設(shè)列車(chē)兩軌間距為，拐彎處圓弧形的軌道半徑為R.若施工設(shè)計(jì)外軌高于內(nèi)軌h的高度（h<<），則要保證列車(chē)在通過(guò)此彎道時(shí)內(nèi)、外軌皆不受輪緣的擠壓，速度應(yīng)為多大?若車(chē)速大于或小于這個(gè)速度，內(nèi)、外軌正在側(cè)向受力如何?（參照課本上的實(shí)物圖）8水平圓盤(pán)繞豎直軸以角速度勻速轉(zhuǎn)動(dòng).一個(gè)質(zhì)量為50kg的人坐在離軸m處隨盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng).設(shè)人與盤(pán)的最大靜摩擦力均為體重的0.3倍，求（1）為多大時(shí)，人開(kāi)始相對(duì)盤(pán)滑動(dòng).（2）此時(shí)離中心=0.4 m處的質(zhì)量為100kg的另一個(gè)人是否已相對(duì)滑動(dòng)?簡(jiǎn)述理由.（取g10 m/s2）參考