【物理 】生活中的圆周运动课件-2023-2024学年高一下学期人教版（2019）必修第二册

6.4生活中的圆周运动火车转弯火车轮结构火车速度为30m/s，弯道的半径R=900m，火车的质量m=8105kg，转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？轮缘与外轨间的相互作用力太大，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损！铁轨和车轮极易受损！转弯处外高、內低算一算:质量为m的火车转弯时，做匀速圆周运动的轨道半径为r，轨道的倾角为，求火车速度多大时对轨道无侧向压力。解析：火车转弯规定临界速度:ORFNmgF合FNGF合合OFF外上内下如果火车在转弯处的速度大于规定速度，会对哪个轨道有挤压？如果小于呢？赛道的设计思考与交流【例1】有一列重为100 t的火车，以72 km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400 m。(g取10 m/s2)(1)试计算铁轨受到的侧压力大小。(2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度的正切值。答案:(1)1105 N(2)0.1答案:C 4.(多选)全国铁路大面积提速，给人们的生活带来便利。火车转弯可以看成是在水平面内做匀速圆周运动，火车速度提高会使外轨受损。为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题，以下措施可行的是()A.适当减小内外轨的高度差B.适当增加内外轨的高度差C.适当减小弯道半径D.适当增大弯道半径答案:BD【例3】(多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带。如图,某公路急转弯处是一圆弧转弯处是一圆弧,当汽车行驶的速率为vc时，汽车恰好没有向汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势公路内外两侧滑动的趋势,则在该弯道处()A.路面外侧高内侧低B.车速只要低于vc，车辆便会向内侧滑动C.车速虽然高于vc，但只要不超出某一最高速度,车辆便不会向外侧滑动D.当路面结冰时,与未结冰时相比，vc的值变小答案:AC二、汽车过桥拱形桥（凸形桥）水平桥凹形桥mgFNFN mg汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重(具有向下的加速度）质量为m 的汽车在拱形桥上以v行驶，若桥面的圆弧半径未R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力？汽车过凹形桥最低点FNmgFNmg汽车对凹形桥的压力FN 与桥面半径R和车速V关系：（1）速度V一定，半径R越小，FN越大，超重愈多，越容易损坏桥梁。（2）半径R一定，车速V越大，FN越大，超重愈多，越容易损坏桥梁。汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于超重(具有向上的加速度）F压FNmg失重超重F压FNmgF压FNmg比比较较三三种种桥桥面面受受力力的的情情况况【例2】如图，一辆质量为500 kg的汽车静止在一座半径为40 m的圆弧形拱桥顶部，(g取10 m/s2)问:(1)此时汽车对圆弧形拱桥的压力是多大?(2)如果汽车以10 m/s的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大?(3)汽车以多大速度通过拱桥的顶部时，汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零?答案:(1)5000N(2)3750N(3)20m/s3.用如图，实验模拟拱形桥研究汽车通过桥的最高点时对桥的压力。在较大的平整木板上相隔一定的距离两端各钉4个钉子，将三合板弯曲成拱形桥,两端卡入钉内,三合板上表面事先铺上一层牛仔布以增大摩擦，这样玩具车就可以在桥面上跑起来了。把这套系统(该系统质量不计)放在电子秤上，关于电子秤的示数，下列说法正确的是()A.玩具车通过拱形桥顶端时速度越大(未离开拱形桥)，电子秤示数越小B.玩具车通过拱形桥顶端时电子秤的示数不可能为零C.玩具车通过拱形桥顶端时处于超重状态D.玩具车静止在拱形桥顶端时比运动经过顶端时电子秤的示数小一些答案:ARmg三、航天器中的失重现象思考讨论 以绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船为例做些说明。当时，FN=0，航天员处于完全失重状态所以在航天器中，很多跟重力有关的仪器就不能使用mg新课讲授(四）离心运动(1)物体作匀速圆周运动的条件F合=若“提供”“需要”？“提供”=“需要”新课讲授(2)物体作离心运动的条件：F提供提供 F需要需要F提供提供提供提供=F需要需要需要需要 F提供提供提供提供=0 F提供提供提供提供 F需要需要需要需要 F提供提供提供提供F需要需要需要需要 圆周圆周近心近心切线切线离心离心1.(多选)利用离心运动的机械叫作离心机械。下列机械属于离心机械的是()A.洗衣机脱水筒B.棉花糖制作机C.低温离心机D.旋转秋千答案:ABC小本157.2.洗衣机是现代家庭常见的用电器,它是采用转筒带动衣物旋转的方式进行脱水的，下列有关说法错误的是()A.脱水过程中,衣物是紧贴筒壁的B.加快脱水筒转动的角速度,脱水效果会更好C.水能从桶中甩出是因为水滴需要的向心力太大的缘故D.靠近中心的衣物脱水效果比四周的衣物脱水效果好答案答案:D小本157.1.如图，光滑水平面上，小球在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，关于小球运动情况的说法不正确的是()A.若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动 B.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动 C.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动 D.若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pc做近心运动 答案答案:B