山东省德州市武城二中高中物理 第7节 生活中的圆周运动学案 新人教版必修2(1).doc

山东省德州市武城二中高中物理 第7节 生活中的圆周运动学案 新人教版必修2【课前预习与课堂探究】知识点一：1(1)圆周运动 向心力 (2)外轨(3)外轨 内轨内侧向心力2(1)重力 桥面的支持力(2)大于3(1)mgfn失重 无压力(2)完全失重 环绕地球转动。1解析：卫星内的物体处于完全失重状态，此时放在天平上的物体对天平的压力为0，因此不能用天平测量物体的质量，a错误；同理，水银也不会产生压力，故水银气压计也不能使用，b错误；弹簧测力计测拉力遵从胡克定律，拉力的大小与弹簧伸长量成正比，c正确；卫星内的重物处于完全失重状态，并不是不受重力，而是重力全部用于提供物体做圆周运动所需的向心力，d正确。答案：cd知识点二：远离圆心 向心力。2解析：随着脱水筒的转速增加，水滴所需的向心力越来越大，当转速达到一定值，水滴所需的向心力fm大于水滴与衣服间的附着力时，水滴就会做离心运动，沿切线方向被甩出。答案：d知识点三：3解析：“水流星”在最高点的临界速度v4 m/s，由此知绳的拉力恰为零，且水恰不流出。故正确答案为a、b。答案：ab类型一：解析(1)外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需要的向心力， 所以有fnm n105 n。由牛顿第三定律可知铁轨受到的侧压力大小等于105 n。(2)火车过弯道，重力和铁轨对火车的弹力的合力正好提供向心力，如图所示，则mgtan m，由此可得tan 0.1。答案(1)105 n(2)0.11解析：当火车以规定的速率转弯时，恰好是重力与支持力的合力提供向心力；一旦火车以小于规定速率转弯，所需要的向心力小于重力与支持力的合力，此时内轨会产生对车轮的侧压力。故选项a正确。答案：a【例2解析如图所示，汽车驶至凹形桥面的底部时，合力向上，此时车对桥面压力最大；汽车驶至凸形桥面的顶部时，合力向下，此时车对桥面的压力最小。(1)汽车在凹形桥面的底部时，由牛顿第三定律可知，桥面对汽车的支持力fn13.0105 n，根据牛顿第二定律fn1mgm，即v m/s10 m/s时，人对座位有压力，当v时，压力大于mg，故a、b均错；人在最低点：fnmg，fnmg，故c、d两项正确。答案：cd4.解析：飞机经过最低点时，v360 km/h100 m/s。对飞行员进行受力分析，飞行员在竖直平面内共受到重力mg和座椅的支持力fn两个力的作用，由牛顿第二定律得fnmgm所以fnmgm70(10)n4 589 n，由牛顿第三定律得，飞行员对座椅的压力为4 589 n。答案：4 589 n【课下作业】1解析：原来运动的物体不受力时将做匀速直线运动，故b、d错误，c正确。向心力、离心力是按效果命名的力，并非物体实际受到的力，故a错误。物体所受指向圆心的合力立即消失或小于向心力时，物体将做离心运动。答案：c2解析：小球经过最高点不脱离轨道的临界条件是重力刚好充当向心力，有mg。速度为2v时，有fnmg，可解得fn3mg。由牛顿第三定律小球对轨道压力大小为3mg。答案：c3.解析：小物块受到的弹力充当向心力，静摩擦力与重力平衡恰好不下滑，fnmg，fnm2r，解得。答案：d4.解析：卡车在a、c处行驶，向心加速度向下，处于失重状态，爆胎可能性较小；卡车在b、d处行驶，向心加速度向上，处于超重状态。又因为fnmgm，fnmgm。由图知rbrd，所以fnbfnd，因此在d处爆胎可能性最大，故选d。答案：d5解析：当最大静摩擦力恰好提供向心力时，有：kmgm，得最小半径rmin，为了以速度v安全滑行，其半径r。答案：b6.解析：滑块运动到圆弧最低点时所受支持力与重力的合力提供向心力，满足fnmgm，滑动摩擦力ffnmgm。答案：c7解析：杆既能支撑小球，又能拉小球，也就是说，杆在最高点给小球的弹力既可能向上又可能向下，因此，小球在最高点的速度可以为零。当最高点杆对小球的作用力为零时，重力提供向心力，由mgm可知临界速度v0。答案：b8解析：在最高点mgf1，在最低点f2mg，所以f2f16mg。答案：a9解析：当平台旋转时人做匀速圆周运动，人受重力mg和软梯的拉力f，两力的合力提供向心力。其旋转半径为平台半径与梯长在水平方向的射影之和。由牛顿第二定律得mgtan (rlsin )，解得t2 。答案：2 10 解析：设物体m和水平面保持相对静止，当具有最小值时，m有向着圆心o运动的趋势。所以m受到的静摩擦力方向沿半径向外。当静摩擦力等于最大静摩擦力时，对m受力分析有fffmr，又fmg，由可得1 ，代入数据得12.9 rad/s。当具有最大值时，m有离开圆心o运动的趋势。m受的最大静摩擦力指向圆心，对m受力分析有fffmr，又fmg，由得2 ，26.5 rad/s，所以的范围是2.9 rad/s6.5 rad/s。答案：2.9 rad/s6.5 rad/s章末专题(2)先作出oa表示水流速度v1，然后以a为圆心，以船对水的速度v2的大小为半径作圆，过o作圆a的切线ob与圆a相切于b，连接ab，过o作ab的平行线，过b作oa的平行线，两平行线相交于c，则oc为船对水的速度v2(如图51乙所示)，由图不难看出，船沿obd行驶到对岸航程最短。设v2与河岸的夹角为，则有cos 所以60smin m120 m。答案(1)20 s(2)120 m例证2解析设小球从a点到b点历时为t，则由运动学公式及牛顿第二定律得：at2，mgsin ma，vyat，vb。由得：t，vb。答案(1)(2)例证3解析设直杆匀速转动时，弹簧伸长量为x，a、b两球水平方向受力如图55所示，其中ft为细绳的拉力，f为弹簧的弹力。对a球有ftfm2l，对b球有fm2(2lx)，fkx，解得x，ftm2l。弹簧总长llxl。答案m2ll专题测试章末检测1解析：三轮的关系应该有v1v2v3，故r12r23r3，再用公式a即可求得a，故a正确。答案：a2.解析：把a、b两点的速度沿杆和垂直于杆的方向分解，杆不能变长或变短，故a、b两点沿杆的分速度大小相等，即v1cos v2sin ，所以v1v2tan ，故c正确。答案：c3解析：物体做平抛运动，vxv0，vyg2t，故2t时刻物体的速度v，c正确，a错误；t时刻有v2v(gt)2，故v，b、d错误。答案：c4解析：由于风力相同，在风力作用下谷种的加速度要小于瘪谷的加速度，在出口处谷种的速度要小于瘪谷的速度，a项错误；飞离风车后谷种和瘪谷均做平抛运动(即匀变速曲线运动)，b项正确；竖直高度相同，运动时间也就相同，故瘪谷的水平位移要大于谷种的水平位移，所以m处为瘪谷，c、d项错误。答案：b5解析：小船在流动的河水中行驶时，同时参与两个方向的分运动，一是沿水流方向的匀速直线运动，二是沿垂直于河岸方向的匀加速直线运动；沿垂直于河岸方向小船具有加速度，由牛顿第二定律可知，小船所受的合外力沿该方向；根据物体做曲线运动时轨迹与其所受外力方向的关系可知，小船的运动轨迹应弯向合外力方向，故轨迹可能是s。答案：d4.解析：天车运动到p处突然停止后，a和b各以天车上的悬点为圆心做圆周运动，线速度相同而半径不同，fmg，因为m相等，v相等，lafb。答案：a7.解析：以小球为研究对象，进行受力分析，如图所示，小球受三个力作用，重力mg、水平面支持力fn、绳子拉力f。在竖直方向上合力为零，在水平方向上所需向心力为mv2/r，而rhtan ，又fcos fnmg，fsin mv2/rm2rm42n2rm42n2htan ，当球即将离开水平面时fn0。fnmgm42nh0，得nmax。答案：a8解析：如图所示，m点和b点在同一水平线上，m点在c点的正上方。根据平抛运动的规律，若v2v0，则小球落到m点。可见以初速2v0平抛小球不能落在c点，只能落在c点右边的斜面上，故只有选项a正确。答案：a9解析：(1)由于水平方向上是匀速直线运动，所以取的两段连续相等的位移所经历的两段时间相等，而竖直方向上是自由落体运动，因此两段y轴位移之比为13。(2)建立直角坐标时， 坐标原点不是槽口的端点，应是小球在槽口时球心在木板上的水平投影点。(3)根据平抛运动规律：xv0t，ygt2，联立得v0x ，即为初速度的测量值，其真实值的计算应为xvt，ygt2，联立得vx ，其中d为小球的直径。答案：(1)13(2)坐标原点不应是槽口的端点，应是小球在槽口时球心在木板上的水平投影点(3)x x (d为小球直径)10解析：设小球经过b点时速度为v0，则小球平抛的水平位移为 xr，v0 。对小球过b点时由牛顿第二定律得fmgm，fmg。由牛顿第三定律得ffmg。答案：mg11解析：(1)物块做平抛运动，在竖直方向上有hgt2。在水平方向上有sv0t，由式解得v0s1 m/s。(2)物块离开转台时，最大静摩擦力提供向心力，有fmm，fmnmg。由式解得，0.2。答案：(1)1 m/s(2)0.212解析：(1)当b所需向心力fbffmax时，细线上的张力为0，即m2r2kmg，得 rad/s3.7 rad/s。即当3.7 rad/s时，细线上不会有张力。(2)当a、b所受静摩擦力均达到最大静摩擦力时，圆盘的角速度达到最大值m，超过m时，a、b将相对圆盘滑