第4章 第4课时
10页1、学 海 无 涯第4课时圆周运动应用实例导学目标 1.学会分析火车转弯、汽车过桥等生活中圆周运动问题实例.2.掌握杆、绳约束的物体在竖直平面内做圆周运动的特点考点一生活中的圆周运动考点解读1生活中的圆周运动实例生活中的圆周运动轨迹向心力来源实例火车转弯水平面内圆周内外轨有高度差,由重力和弹力在水平方向的合力提供向心力汽车在弯曲的公路上转弯等汽车过桥竖直平面内圆周由汽车本身重力和桥面支持力的合力提供向心力水流星、绳与小球、绳与杆模型等离心运动条件:能够提供的向心力不足以满足需求的向心力洗衣机的脱水筒、离心分离机等2.实例分析程序(1)明确研究对象,确定所做圆周运动的轨道平面,找出圆心和半径(2)根据已知物理量选择合适公式表示出向心加速度,用牛顿第二定律求出所需向心力(3)对物体进行受力分析,判断哪些力提供向心力,并求出能够提供的向心力(4)根据牛顿第二定律列方程求解典例剖析例1 如图1所示,在自行车后轮轮胎上粘附着一块泥巴现将自行车后轮撑起,使后轮离开地面而悬空,然后用手匀速摇脚踏板, 使后轮飞速转动,泥巴被甩下来图中四个位置泥巴最容易被甩 下来的是 ()Aa点 Bb点Cc点 Dd点例2铁
2、路弯道的转弯半径为R,内、外轨的高度差为h,两轨的宽度为L.若要使质量为M的火车安全通过此弯道,火车的限制速度v0为多大?方法归纳当mgm时,火车拐弯,既不挤压内轨又不挤压外轨,则v ,当L、h选定,则v唯一确定,即为规定的行驶速度(1)当火车行驶速率v车等于v时,F向F合,内外轨对轮缘没有压力;(2)当火车行驶速度v车大于v时,F向F合,外轨受到侧向挤压的力(这时向心力较大,外轨提供一部分力);(3)当火车行驶速度v车小于v时,F向F合,内轨受到侧向挤压的力(这时向心力较小,内轨提供一部分力)例3假设一辆质量m2.0 t的小轿车,驶过半径R90 m的一段圆弧形桥面,重力加速度g10 m/s2.求:(1)若桥面为凹形,汽车以20 m/s的速度通过桥面最低点时,对桥面压力是多大?(2)若桥面为凸形,汽车以10 m/s的速度通过桥面最高点时,对桥面压力是多大?(3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时,对桥面刚好没有压力?图2跟踪训练1中央电视台今日说法栏目最近报道了一起发生 在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通事故家住公路拐弯处 的张先生和李先生家在三个月内连续遭遇了七次大卡车侧翻 在自家门口的
3、场面,第八次有辆卡车冲撞进李先生家,造成三死一伤和房屋严重损毁的事故经公安部门和交通部门协力调查,画出的现场示意图如图2所示交警根据图示作出以下判断,你认为正确的是 ()A由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做离心运动B由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车做向心运动C公路在设计上可能内(东)高外(西)低D公路在设计上可能外(西)高内(东)低跟踪训练2火车轨道在转弯处外轨高于内轨,其高度差由转弯半径与火车速度确定若在某转弯处规定行驶的速度为v,则下列说法中正确的是 ()A当火车以v的速度通过此弯路时,火车所受重力与轨道面支持力的合力提供向心力B当火车以v的速度通过此弯路时,火车所受重力、轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力C当火车速度大于v时,轮缘挤压外轨D当火车速度小于v时,轮缘挤压外轨跟踪训练3一汽车通过拱形桥顶点时速度为10 m/s,车对桥顶的压力为车重的,如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力,车速度至少为 ()A15 m/s B20 m/sC25 m/s D30 m/s考点二竖直面内圆周运动的临界问题分析考点解读对于物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动,该类运动
4、常有临界问题,并伴有“最大”、“最小”、“刚好”等词语,常分析两种模型轻绳模型和轻杆模型,分析比较如下.轻绳模型轻杆模型常见类型均是没有支撑的小球均是有支撑的小球过最高点的临界条件由mgm得v临由小球恰能做圆周运动即得v临0讨论分析(1)过最高点时,v,FNmgm,绳、轨道对球产生弹力FN(2)不能过最高点时,v,在到达最高点前小球已经脱离了圆轨道(1)当v0时,FNmg,FN为支持力,沿半径背离圆心(2)当0v时,FNmgm,FN指向圆心并随v的增大而增大在最高点的FN图线取竖直向下为正方向取竖直向下为正方向典例剖析图3例4如图3所示,斜轨道与半径为R的半圆轨道平滑连接,点A与半圆轨道最高点C等高,B为轨道的最低点现让小滑块(可 视为质点)从A点开始以速度v0沿斜面向下运动,不计一切摩擦,关于滑块运动情况的分析,正确的是 ()A若v00,小滑块恰能通过C点,且离开C点后做自由落体运动B若v00,小滑块恰能通过C点,且离开C点后做平抛运动C若v0,小滑块恰能到达C点,且离开C点后做自由落体运动D若v0,小滑块恰能到达C点,且离开C点后做平抛运动例5如图4所示,轻杆的一端有一个小球,另一
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