第5章生活中圆周运动

1、第5章生活中圆周运动 7生活中的圆周运动 第5章生活中圆周运动 1火车转弯时，将它看成是圆周运动如果铁路弯道的内 外轨道一样高，则火车转弯时由_侧轨道对车轮的弹力 提供向心力；如果在转弯处使铁路外轨略高于内轨，则火车经 过时支持力方向不再是竖直的，使得它的_分力提供火 车转弯的向心力 外 水平 小于 大于 2汽车通过凸形桥时，由于重力的一部分提供向心力，因 此汽车对桥面的压力_汽车的重力；汽车通过凹形地面 时，汽车对地面的压力_汽车的重力 第5章生活中圆周运动 mgFN 完全失重 第5章生活中圆周运动 4离心运动： 沿切线方向飞出 逐渐远离圆心 (1)定义：做圆周运动的物体，在向心力突然_或合

2、力 不足以提供所需的向心力时，物体将_或 _，这样的运动叫做离心运动 (2)离心运动与受力：做圆周运动的物体，由于本身具有 _，总有沿着圆周_方向飞去的趋势 切线 当物体所受合力 F_m2R 时，物体做圆周运动； 当 F0 时，物体沿切线方向飞出； 当 F_m2R 时，物体逐渐远离圆心； 当 F_m2R 时，物体逐渐靠近圆心 消失 惯性 第5章生活中圆周运动 力不足以提供向心力，即fmaxm ，汽车将做离心运动 静摩擦力 (3)汽车转弯：在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向 心力由车轮与路面间的_提供如果转弯时速度 过大，所需向心力 Fn 很大，大于最大静摩擦力，则最大静摩擦 v2 R 第5

3、章生活中圆周运动 知识点1生活中的向心力 图571 所示的是汽车转弯时的示意图，此时转弯处的 路面不是水平的，而是稍微有点往内倾图572 所示的是 汽车通过凸形地面和凹形地面时的受力情况 第5章生活中圆周运动 图 571 图 572 第5章生活中圆周运动 讨论： 地面对车产生的指向内侧的静摩擦力 (1)汽车在水平路面上转弯时，向心力的来源是 _ (2)汽车在倾斜路面上转弯时，向心力的来源是 _ 支持力的分力 (3)汽车通过凸形地面的最高点时，向心力的来源是 _ 重力的分力 (4)汽车通过凹形地面的最低点时，向心力的来源是 _ 支持力的分力 第5章生活中圆周运动 1火车转弯问题： (1)当火车所

4、在转弯处的内外轨无高度差时，外轨对轮缘的 弹力 F 就是使火车转弯的向心力，如图 573 甲所示(火车向 右转弯)根据牛顿第二定律 Fm v2 R 可知，火车的质量很大， 在速度和轨道半径一定的情况下，外轨对轮缘的弹力很大，使 得外轨和外轮之间的磨损很大，铁轨容易受到损坏 第5章生活中圆周运动 图 573 (2)当外轨略高于内轨时，火车所受重力和支持力的合力提 第5章生活中圆周运动 第5章生活中圆周运动 甲乙 图574 图575 第5章生活中圆周运动 【例1 】铁路转弯处的圆弧半径是 300 m ，轨道间距是 1 435 mm，现规定火车通过这里的速度是 72 km/h，则内外轨的 高度差应是

5、多大才能使铁轨不受轮缘的挤压？(取 g10 m/s2) 第5章生活中圆周运动 图576 第5章生活中圆周运动 【例2】如图 577 所示，质量为 1.5104 kg 的汽车以 不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，桥面圆弧半径均为 15 m，如果桥面承受的最大压力不得超过 2.0105 N，则汽车 允许的最大速率是多少？汽车以此速率驶过凸形桥面的顶端时 对桥面的压力是多少？(取 g10 m/s2) 图 577 第5章生活中圆周运动 解：汽车经过凹形桥面时，向心加速度方向向上，汽车处 于超重状态；汽车经过凸形桥面时，向心加速度方向向下，汽 车处于失重状态，所以当汽车经过凹形桥面的最低点时(如图5

6、 78 甲所示)，汽车对桥面的压力最大 图 578 第5章生活中圆周运动 第5章生活中圆周运动 【触类旁通】 图 579 第5章生活中圆周运动 答案：AD 图 3 第5章生活中圆周运动 )2(双选)在下列各事例中，哪种情况将出现超重现象( A荡秋千经过最低点时的小孩 B汽车过凸形桥时 AC C汽车过凹形桥时 D在绕地球做匀速圆周运动的飞船中的仪器 解析：超重现象就是物体对支持物的压力大于物体所受到 的重力选项 B 中汽车对桥面的压力小于重力，处于失重状态； 在绕地球做匀速圆周运动的飞船中的仪器是处于完全失重状 态故选项 B、D 错误 第5章生活中圆周运动 知识点2离心运动 在北京时间8 月11

7、 日凌晨结束的2012 年伦敦奥运会女子 链球决赛中，中国选手张文秀以76 米34 的成绩获得铜牌张 文秀连续两届奥运会获得铜牌，成为中国第一位连续两届奥运 会获得奖牌的田径运动员如图5710 所示为链球运动员张 文秀投掷链球时的情景 图 5710 第5章生活中圆周运动 讨论： (1)运动员未松手前链球做_运动 (2)运动员松手后链球做_运动 圆周 1离心现象： 做圆周运动的物体，在所受合力突然消失或不足以提供做 圆周运动所需的向心力时，就会做逐渐远离圆心的运动，这种 现象称为离心现象 离心 第5章生活中圆周运动 2理解离心运动的条件： (1)向心力的作用效果是改变物体的运动方向，如果向心力突

8、 然消失，则物体的速度方向不再变化，由于惯性，物体将沿切线 方向飞出，并不是沿半径方向飞出 (2)如果提供的向心力太小，虽然物体的速度方向仍在变化， 但变化较慢，因此物体会偏离原来的圆周而做离心运动，其轨迹 为圆周和切线之间的某一条曲线 3离心运动的受力特点： 物体做离心运动并不是受到“离心力”的作用(“离心力”实 际上是不存在的)，而是外界提供的向心力太小或突然消失的缘故 第5章生活中圆周运动 4离心运动轨迹的理解： 分析物体是做圆周运动、离心运动还是向心运动，要看外 界提供的向心力与物体做圆周运动所需的向心力的关系(如图 5 711 所示) 图 5711 (1)当 Fm2r 时，物体做匀速

9、圆周运动； (2)当 F0 时，物体沿切线方向飞出； (3)当 Fm2r 时，物体逐渐远离圆心； (4)当 Fm2r 时，物体逐渐靠近圆心 第5章生活中圆周运动 5离心现象的应用和防止： (1)利用：在实际生活中，利用离心现象工作的机械叫离心 机械，常见的有离心分离器、洗衣机的脱水筒等 (2)离心现象有时也是有害的，应设法防止，如： 汽车在转弯时(尤其在下雨天)冲出车道而发生事故，应 在转弯处安装限速警示牌 砂轮或飞轮在工作中高速转动时容易飞出碎片而伤人， 因此在轮的外侧加一个保护罩 第5章生活中圆周运动 【例3】下列关于离心现象的说法正确的是() A当物体所受的离心力大于向心力时发生离心现象

10、 B做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切外力都突然 消失时，它将做背离圆心的圆周运动 C做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切外力都突然 消失时，它将沿切线做直线运动 D做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切外力都突然 消失时，它将做曲线运动 第5章生活中圆周运动 解析：做匀速圆周运动的物体，当向心力消失或合力不足 以提供所需向心力时，物体将做离心运动，A 错误；做匀速圆 周运动的物体，当它所受的一切外力都突然消失时，根据牛顿 第一定律，它将沿切线方向做匀速直线运动，B、D 错误，C 正 确 答案：C 第5章生活中圆周运动 【触类旁通】 3(双选)下列属于离心现象的是() A投篮球 CD B投掷标

11、枪 C用洗衣机脱去湿衣服中的水 D旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴 第5章生活中圆周运动 4一个做匀速圆周运动的物体，当它所受到的合力变小时 () A将沿切线方向飞出做匀速直线运动 B将做靠近圆心的曲线运动 C C将做远离圆心的曲线运动 D将做平抛运动 解析：当合力不足以提供做圆周运动所需的向心力时，物 体将做离心运动 第5章生活中圆周运动 竖直平面内圆周运动的类型 1如图 5712 甲、乙所示是没有物体支撑的小球，在 竖直平面内做圆周运动过最高点时的情形 图 5712 第5章生活中圆周运动 (1)临界条件：绳子或轨道对小球没有力的作用 第5章生活中圆周运动 第5章生活中圆周运动 第5章生活中圆周运动 【触类旁通】 5如图5714 所示，一轻杆长为10 cm，一端固定在 O 点，另一端固定着一质量