2022-2023年粵教版(2019)新教材高中物理必修2 第2章圓周運動第3節(jié)生活中的圓周運動課件

第二章圓周運動第三節(jié)生活中的圓周運動1．運動特點：火車在彎道上運動時可看作圓周運動,因而具有____________,由于其質(zhì)量巨大,需要很大的向心力．2．軌道設(shè)計：轉(zhuǎn)彎處外軌略________(選填“高”或“低”)于內(nèi)軌,火車轉(zhuǎn)彎時鐵軌對火車的支持力FN的方向是______________,它與重力的合力指向________,為火車轉(zhuǎn)彎提供一部分向心力．3．向心力的來源：依據(jù)彎道的半徑和規(guī)定的行駛速度,適當(dāng)選擇內(nèi)軌和外軌的高度差,使轉(zhuǎn)彎時所需的向心力幾乎完全由________和________的合力來提供．火車轉(zhuǎn)彎向心加速度高垂直軌道向上圓心重力支持力【答案】平直地方一樣高,轉(zhuǎn)彎處外高內(nèi)低更安全．鐵路的內(nèi)軌和外軌道做得一樣高,火車才更安全嗎？汽車過拱形橋mg－FNFN－mg越小越大【答案】壓力要大于車的重力．汽車過凹形地面底部時,對地面底部的壓力等于車重嗎？如圖所示,把地球看作一個巨大的拱形橋,當(dāng)汽車的速度增大時,地面對它的支持力怎樣變化？汽車有可能飛離地球嗎？【答案】速度增大,支持力減小,速度大到一定程度時,汽車有可能飛離地球．1．對航天器,重力充當(dāng)向心力,滿足的關(guān)系為______________．航天器中的失重現(xiàn)象mg－FN完全失重?zé)o壓力【答案】是．繞地球做勻速圓周運動的航天器中的宇航員及所有物體均處于完全失重狀態(tài)嗎？如圖所示為正在轉(zhuǎn)彎的火車,可認(rèn)為火車轉(zhuǎn)彎時,實際是在做圓周運動,因而需要向心力,試分析討論以下問題．火車轉(zhuǎn)彎問題的分析(1)如果鐵路彎道的內(nèi)軌和外軌一樣高,火車在轉(zhuǎn)彎時的向心力由什么力提供？會導(dǎo)致怎樣的后果？(2)實際上在鐵路的彎道處外軌略高于內(nèi)軌,試從向心力的來源分析這樣做的優(yōu)點．(3)根據(jù)(1)(2)問探究,火車速度為多大時恰好對外軌和內(nèi)軌都沒有側(cè)壓力？【答案】(1)如果鐵路彎道的內(nèi)軌和外軌一樣高,火車在豎直方向所受重力與支持力平衡,其向心力由外側(cè)車輪的輪緣擠壓外軌,使外軌發(fā)生彈性形變,對輪緣產(chǎn)生的彈力來提供(如圖甲所示)；由于火車的質(zhì)量太大,輪緣與外軌間的相互作用力太大,會使鐵軌和車輪極易受損,還可能使火車側(cè)翻．精練1

一段鐵路轉(zhuǎn)彎處,內(nèi)軌和外軌高度差h＝10cm,彎道半徑r＝625m,軌道斜面長l＝1435mm.求這段彎道的設(shè)計速度v0是多大？并討論當(dāng)火車速度大于v0時對外軌的側(cè)壓力和小于v0時對內(nèi)軌的側(cè)壓力．(g取10m/s2)【答案】C如圖甲、乙分別為汽車在凸形橋、凹形橋上行駛的示意圖,汽車在拱形橋上行駛時可以看作圓周運動．試根據(jù)上述情境討論以下問題：汽車過拱橋問題分析(1)當(dāng)汽車行駛到凸形橋的橋頂時,向心力由什么力提供？汽車對橋面的壓力有什么特點？(2)汽車對橋面的壓力與車速有什么關(guān)系？試分析汽車在橋頂行駛的最大速度．(3)當(dāng)汽車行駛到凹形橋的最低點時,向心力由什么力提供？汽車對橋面的壓力有什么特點？【解析】如圖所示,由受力分析可知,汽車駛至凹形橋面的底部時,合力向上,此時車對橋面壓力最大．變式2公路上的拱形橋是常見的,汽車過橋時的運動可以看作勻速圓周運動,如圖所示,汽車通過橋的最高點時 (

)A．車對橋的壓力等于汽車的重力B．車的速度越大,車對橋面的壓力越小C．車的速度越大,車對橋面的壓力越大D．如果車在最高點速度大到使汽車對地面的壓力為零,則此時駕駛員有超重的感覺【答案】B實際圓周運動的模型構(gòu)建如圖是過山車和它的簡化模型圖．過山車問題是典型的豎直平面內(nèi)的圓周運動．【答案】BD【解析】小球在最高點受重力和壓力,由牛頓第二定律得FN＋mg＝ma,又FN＝mg,所以a＝2g,故B、D正確．1．下列現(xiàn)象中屬于防止離心現(xiàn)象帶來危害的是 (

)A．為使火車安全通過彎道,修建鐵路時常把外軌道修得比內(nèi)軌道高一些B．汽車在過彎道時,有時不用減速也能安全通過C．脫水桶轉(zhuǎn)動時可以將濕衣服上的水甩去D．公共汽車急剎車時,乘客都向前傾倒【答案】A【解析】在修筑鐵路時,轉(zhuǎn)彎處軌道的內(nèi)軌要低于外軌,目的是由支持力的分力提供一部分向心力,彌補向心力不足,防止車速過大,火車產(chǎn)生離心運動而發(fā)生側(cè)翻,故A正確；汽車在過彎道時,有時不用減速也能安全通過,說明所需要的向心力小于輪胎與地面的最大摩擦力,不屬于防止離心現(xiàn)象,故B錯誤；洗衣機脫水桶高速旋轉(zhuǎn)把附著在衣服上的水分甩掉,是利用離心作用將水從衣服上甩掉,是利用的離心運動,故C錯誤；公共汽車急剎車時,乘客都向前傾倒是由于慣性,與離心現(xiàn)象無關(guān),D錯誤．2．一輛卡車勻速通過如圖所示的地段,爆胎可能性最大的位置是

(

)A．a(chǎn)處 B．b處C．c處 D．d處【答案】D3．(多選)假定雨傘面完全水平,旋轉(zhuǎn)時,其上一部分水滴被甩出來．下列關(guān)于傘面上水滴的受力和運動情況的說法正確的是 (

)A．越靠近轉(zhuǎn)軸的水滴,越難被甩出來B．水滴離開雨傘時是沿半徑方向離心而去C．水滴離開雨傘后,對地的運動為平拋運動D．雨傘轉(zhuǎn)得越快,水滴落地的時間就越長【答案】AC【解析】在轉(zhuǎn)動雨傘時,傘上的水滴均是同軸轉(zhuǎn)動,向心力由黏附力提供,F向心＝mω2r,越靠近軸,F向心越小,故A正確；當(dāng)所需的向心力大于黏附力時,水滴做離心運動,沿切線飛出,脫離傘后做平拋運動,故B、D錯誤,C正確．4．(多選)公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶．如圖所示,某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧,當(dāng)汽車行駛的速率為v時,汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動的趨勢．則在該彎道處

(

)A．路面外側(cè)高、內(nèi)側(cè)低B．車速只要低于v,車輛便會向內(nèi)側(cè)滑動C．車速雖然高于v,但只要不超出某一值,車輛便不會向外側(cè)滑動D．當(dāng)路面結(jié)冰時,與未結(jié)冰時相比,v的值變小【答案】AC【解析】當(dāng)汽車行駛的速度為v時,路面對汽車沒有側(cè)向摩擦力,路面對汽車的支持力與汽車重力的合力提供向心力,此時要求路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低,A正確；當(dāng)速度稍大于