圓運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用

圓運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用第1頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．火車車輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)火車的車輪有凸出的輪緣，且火車在軌道上運(yùn)行時(shí)，有凸出輪緣的一邊在兩軌道內(nèi)側(cè)，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要是有助于固定火車運(yùn)動(dòng)的軌跡．(如圖甲所示)甲乙第2頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，如果轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高，外側(cè)車輪的輪緣擠壓外軌，使外軌發(fā)生彈性形變，外軌對(duì)輪緣的彈力就是火車轉(zhuǎn)彎的向心力，見(jiàn)圖乙．但火車質(zhì)量太大，靠這種辦法得到向心力，輪緣與外軌間的相互作用力太大，鐵軌和車輪極易受損．第3頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第4頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第5頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月4．對(duì)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)速度與向心力的討論當(dāng)火車以規(guī)定速度v0轉(zhuǎn)彎時(shí)，合力F等于向心力，這時(shí)輪緣與內(nèi)外軌均無(wú)側(cè)壓力．當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎速度v>v0時(shí)，該合力F小于向心力，外軌向內(nèi)擠壓輪緣，提供側(cè)壓力，與F共同充當(dāng)向心力．當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎速度v<v0時(shí)，該合力F大于向心力，內(nèi)軌向外側(cè)擠壓輪緣，產(chǎn)生的側(cè)壓力與該合力F共同充當(dāng)向心力.第6頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第7頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第8頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．汽車過(guò)凹橋時(shí)，車對(duì)橋的壓力大于其重力如右圖，汽車經(jīng)過(guò)凹橋最低點(diǎn)時(shí)，受豎直向下的重力和豎直向上的支持力，其合力充當(dāng)向心力．則有FN－G＝m，第9頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第10頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月第11頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在合外力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)功，叫做離心運(yùn)動(dòng)．(1)離心運(yùn)動(dòng)的成因．做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于本身的慣性，總有沿著圓周切線方向飛去的傾向．當(dāng)F＝mrω2時(shí)，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；當(dāng)F＝0時(shí)，物體沿切線方向飛出；當(dāng)F<mrω2時(shí)，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心．F為實(shí)際提供的向心力．如圖所示．第12頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用．離心運(yùn)動(dòng)可以給我們的生活、工作帶來(lái)方便，如離心干燥器、洗衣機(jī)的脫水筒等就是利用離心運(yùn)動(dòng)而設(shè)計(jì)的．離心干燥器：將濕物體放在離心干燥器的金屬網(wǎng)籠里，當(dāng)網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得較快時(shí)，水滴的附著力F不足以提供所需的向心力F′，水滴就做離心運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)網(wǎng)孔，飛離物體，因而使物體甩去多余的水分．第13頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(4)離心運(yùn)動(dòng)的防止．有時(shí)離心運(yùn)動(dòng)也會(huì)給人們帶來(lái)危害，如汽車、摩托車、火車轉(zhuǎn)彎時(shí)若做離心運(yùn)動(dòng)則易造成交通事故．砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)生部分砂塊做離心運(yùn)動(dòng)而造成人身傷害．因此都應(yīng)對(duì)它們進(jìn)行限速，這樣所需向心力mv2/r較小，不易出現(xiàn)向心力不足的情況，從而避免離心運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生．第14頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例1:鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是300m，軌距是1435mm，規(guī)定火車通過(guò)這里的速度是72km/h，內(nèi)外軌的高度差該是多大，才能使鐵軌不受輪緣的擠壓．第15頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變式1—1高速公路轉(zhuǎn)彎處，若路面向著圓心處是傾斜的，要求汽車在該處轉(zhuǎn)彎時(shí)沿傾斜路面沒(méi)有上下滑動(dòng)的趨勢(shì)，在車速v＝15m/s的情況下，路面的傾角θ應(yīng)多大？(已知彎道半徑R＝100m)第16頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例2:如圖所示，質(zhì)量m＝2.0×104kg的汽車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20m．如果橋面承受的壓力不得超過(guò)3.0×105N，則：(1)汽車允許的最大速率是多少？(2)若以所求速度行駛，汽車對(duì)橋面的最小壓力是多少？(g取10m/s2)第17頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月答案：(1)10m/s(2)105N第18頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變式2—1如圖所示，汽車車廂頂部懸掛一輕質(zhì)彈簧，彈簧拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球．當(dāng)汽車在水平面勻速行駛時(shí)，彈簧長(zhǎng)度為L(zhǎng)1，當(dāng)汽車以同一速度通過(guò)一個(gè)橋面為弧形的凸形橋的最高點(diǎn)時(shí)，彈簧長(zhǎng)度為L(zhǎng)2，下列正確的是()A．L1＝L2

B．L1>L2C．L1<L2

D．前三種情況均有可能B第19頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例3:在下面所介紹的各種情況中，哪種情況將出現(xiàn)超重現(xiàn)象()①蕩秋千經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)的小孩②汽車過(guò)凸形橋③汽車過(guò)凹形橋④在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的飛船中的儀器A．①② B．①③C．①④ D．③④B第20頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變式3—1“神舟”七號(hào)飛船在穩(wěn)定飛行，如果宇航員翟志剛要在飛船中做一些物理實(shí)驗(yàn)，下面的實(shí)驗(yàn)儀器可以正常使用的是________．①密度計(jì)②水銀氣壓計(jì)③物理天平④電流計(jì)⑤電子秤⑥擺鐘⑦水銀溫度計(jì)④⑦第21頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在合外力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)功，叫做離心運(yùn)動(dòng)．第22頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月例4.一個(gè)質(zhì)量為m=2kg的小球在細(xì)繩牽引下在光滑水平的平板上以速率v=1.0m/s做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，半徑r=30cm,現(xiàn)將牽引的繩子迅速放長(zhǎng)20cm，使小球在更大的新軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，求(1)實(shí)現(xiàn)這一過(guò)渡所經(jīng)歷的時(shí)間（2）在新軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，球的角速度？（3）圓周的半徑增大后外界對(duì)繩子的拉力？第23頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月解（1）迅速放繩子，球離心做勻速直線運(yùn)動(dòng)，（2）到新軌道時(shí)，繩子速度分解vt,vn(3)拉力提供向心力第24頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月變式4：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)它所受的一切力都突然消失后，物體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后，物體將沿切線做勻速直線運(yùn)動(dòng)D．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失后，物體將做曲線運(yùn)動(dòng)C第25頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月1．火車在拐彎時(shí)，對(duì)于向心力的分析，正確的是()A．由于火車本身作用而產(chǎn)生了向心力B．主要由于內(nèi)外軌的高度差的作用，車身略有傾斜，車身所受重力的分力產(chǎn)生了向心力C．火車在拐彎時(shí)的速度小于規(guī)定速度時(shí)，內(nèi)軌將給火車側(cè)壓力，側(cè)壓力就是向心力D．火車在拐彎時(shí)的速率大于規(guī)定速率時(shí)，外軌將給火車側(cè)壓力，側(cè)壓力作為火車拐彎時(shí)向心力的一部分D第26頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2．關(guān)于離心運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是()A．物體突然受到向心力的作用，將做離心運(yùn)動(dòng)B．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)提供向心力的合力突然變大時(shí)將做離心運(yùn)動(dòng)C．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，只要提供向心力的合力的數(shù)值發(fā)生變化，就將做離心運(yùn)動(dòng)D．做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)提供向心力的合力突然消失或變小時(shí)將做離心運(yùn)動(dòng)D第27頁(yè)，課件共29頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3．一汽車通過(guò)拱形橋頂點(diǎn)時(shí)速度為10m/s，車對(duì)橋的壓力為車重的，如果要使汽車在橋頂對(duì)橋面沒(méi)有壓力，車速至少