圆周运动的实例分析1.docVIP

新县高中高 一 年级 物理 学科导学案(10) 编题人：伍芳 审题人：孙小生 时间： 学生姓名：5.7 生活中的圆周运动（一）【回顾上节知识】1、描述匀速圆周运动的各个物理量之间的关系： ；2、向心加速度的表达式： ；3、向心力的表达式： 。【教学目标】1、能在具体问题中分析向心力的来源2、知道向心力和向心加速度公式也适用于非匀速圆周运动【教学重点、难点】分析处理实际的圆周运动问题【新课讲解】1研究匀速圆周运动问题的思路和方法（1）正确的受力分析；（2）确定做匀速圆周运动的物体的轨道平面，特别注意圆周运动的圆心位置，确定加速度的方向；（3）建立直角坐标系，轴沿半径指向圆心，轴沿切线方向；（4）由牛顿运动定律列出方程，轴上的合力充当向心力，轴上的合力为零。即： ， 。2汽车转弯与转盘上物体的圆周运动静摩擦力提供向心力，即： 。3对火车转弯的分析火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于 。当火车转弯时，是由 和 的挤压产生的外轨对轮缘的弹力提供向心力，由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损害铁轨。实际的弯道处的情况，如图：A外轨略 于内轨；B此时火车的支持力FN的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的 侧；C使转弯处内外轨保持适当的高度差，从而使火车转弯时所需的向心力由 和 的合力来提供。设车轨间距为，两轨高度差为，转弯半径为，火车质量为，试推导火车的车速：由于铁轨建成后，、各量是确定的，故火车转弯时的车速应是一个定值。讨论：（1）当火车转弯时行驶速率v= （为转弯半径，为铁轨间距离），车轮对外轨和内轨都 压力作用；（2）当火车转弯时行驶速率v= 时，车轮对 轨道有侧压力作用；（3）当火车转弯时行驶速率v= 时，车轮对 轨道有侧压力作用。4汽车过弧形桥汽车通过凸桥最高点或凹桥最低点时，重力和支持力的合力提供圆周运动的向心力。（1）汽车过凸形桥（2）汽车过凹形桥【例题讲解】题型一： 拱形桥问题【例题1】汽车质量为kg，以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，桥面圆弧半径都为15m，如果桥面承受的最大压力不得超过，汽车允许的最大速率是多少？汽车以此速率驶过桥面的最小压力是多少？【课堂训练】游客乘坐过山车，在圆弧轨道最低点处获得的向心加速度达到20m/s2，取10 m/s2，那么在到达此位置时座椅对游客的作用力相当于游客重力的（ ）A1倍 B 2倍 C 3倍 D4倍题型二：车辆转弯问题【例题2】在高速公路的转弯处，路面造得内高外低，当车向右转弯时，司机左侧的路面比右侧要略高一些，设转弯的半径为，在车速为v的情况下，要使车子拐弯时沿倾角路面无上下滑动的趋势，路面与水平面的夹角应该为多大？【课堂训练】铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道对水平面倾角为，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车以速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，下面分析正确的是（ ）A轨道半径R= Bv=C若火车速度小于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向内D若火车速度大于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向外【课堂训练】1关于在公路上行驶的汽车正常转弯时，下列说法中正确的是（）A在内外侧等高的公路上转弯时的向心力由静摩擦力提供B在内外侧等高的公路上转弯时的向心力由滑动摩擦力提供C在内侧低、外侧高的公路上转弯时的向心力可能由重力和支持力的合力提供D在内侧低、外侧高的公路上转弯时的向心力可能由重力、摩擦力和支持力的合力提供2质量为60kg的体操运动员，做“单臂大回环”，用一只手抓住单杠，伸展身体，以单杠为轴做圆周运动。此过程中，运动员到达最低点时速度为2m/s，则此时手臂受的拉力约为（=10m/s2）（ ）A600N B2400N C3000N D3600N3建造在公路上的桥梁大多是凸形桥，较少是水平桥，更没有凹形桥，其主要原因是（ ）A为的是节省建筑材料，以减少建桥成本B汽车以同样速度驶过凹形桥时对桥面的压力要比水平的或凸形桥压力大，故凹形桥易损坏C可能是建造凹形桥技术特别困难 D无法确定4在游乐场里玩“过天龙”游戏时，人和车的质量共为100kg，它们到达竖直圆轨道的最高点时，速度为6 m/s ，过最低点时的速度为12m/s。如果圆形轨道的半径是3.6m ，取10 ms2，小车在最低点和最高点的压力分别是 ( )A4000N和1000N B5000N和1000N C5000N和2000N D8654和05在一段半径为R的圆孤形水平弯道上，已知弯道路面对汽车轮胎的最大静摩擦力等于车重的倍，则汽车拐弯时的安全速度是（ ）A B 【课后训练】1如图所示，一个半径为R的大转盘在水平面内以圆心为轴顺时针匀速转动。一个射击运动员站在转盘边缘上的P点处，随转盘一起做匀速圆周运动，他想用手中的枪射出的子弹击中位于圆心处的目标。已知大转盘转动的角速度为，枪静止不动时射出的子弹初速度为v0，为了击中目标，运动员应该（ ）A直接瞄准圆心O处的目标射击B瞄准方向应比PO方向向右偏转角度=arcsin(R/v0)C瞄准方向应比PO方向向右偏转角度=arccos(R/v0)D瞄准方向应比PO方向向右偏转角度=arctan(R/v0)2如图为表演杂技“飞车走壁”的示意图演员骑摩托车在一个圆桶形结构的内壁上飞驰,做匀速圆周运动图中、两个虚线圆表示同一位演员骑同一辆摩托,在离地面不同高度处进行表演的运动轨迹不考虑车轮受到的侧向摩擦,下列说法中正确的是 （ ）A在a轨道上运动时角速度较大B在a轨道上运动时线速度较大C在a轨道上运动时摩托车对侧壁的压力较大D在a轨道上运动时摩托车和运动员所受的向心力较大3在高速公路拐弯处，通常都是外高内低。如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些。汽车的运动可看作是做半径为R的圆周运动。设内、外路面高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L。已知重力加速度为g，要使车轮与路面之间的横向摩擦力（即垂直于前进方向）等于零。 则汽车转弯时的车速应等于( )A. B. C. D. 4质量为m的物体，沿半径为R的圆形轨道滑下，如图所示。当物体通过最低点B时速度为v0，已知物体和轨道间的动摩擦因数，则物体滑过B点时受到的摩擦力大小为多少？5铁路线由于弯道太多，很难实现提速。假设某段铁路转弯处的弯道半径为r=1000m，设计火车经过该弯道时的行驶速度为v=72km/h，那么该弯道上铁道内外轨所在平面与水平面的夹角应该是多大（用反三角函数表示）？如果不改变而以90km/h的速度通过此弯道，列车将对铁道的内轨还是外轨产生侧向压力？6有一辆质量为1.2 t的小汽车驶上半