2018年高中物理第五章曲线运动第10节水平面内圆周运动实例分析学案新人教版

1、水平面内圆周运动实例分析而状就礴t明赢目标有的放矢、考点突破知识点考名腰求题型分值生活中的圆周运动学会构建模型并进行动力学分析离心运动机车转弯问题选择题6分、重难点提示正确构建模型后，用圆周运动的知识求解问题。正确分析向心力的来源。瞅卜【事难要点点点突破】、疑难模型汇总(1)问题特点：运动轨迹是圆且在水平面内；向心力的方向水平，竖直方向的合力为零。(2)解题方法：首先确定圆周运动的轨道所在的平面；其次找出轨道圆心的位置；最后分析做圆周运动的物体所受的力，作出受力分析图，找出这些力指向圆心方向的合外力就是向心力。、专题分析一一机车拐弯问题汽车（或自行车）在水平路面上转弯如图所示。路面对汽车（或自

2、2行车）的静摩擦力提供向心力。若动摩擦因数为则由wmg=mv-得R内外轨无高度差火车拐弯类问题外轨对轮缘的弹力 F提供 火车转向的向心力。根据牛顿第二定律可知， 火车的质量很大，外轨对 轮缘的弹力就很大，铁轨 容易损坏。所以，实际生活中一般不采用汽车（或自行车）安全转弯的最大速度为v=J-gR解题时，因为0角很小，所以常用sin0-tan0,故取0=旦LMg所以向心力Fn=£ms又因为Fn=M；所以车速v=Jg,当v"Rgtan时，轮缘对轨道无侧向压力当v>jRgtan时，轮缘挤压外轨当v<帆tan时，轮缘挤压内轨.典例精后【真盘+横处题题通关例题1如图所示，轻

3、绳一端系一质量为m的小球，另一端做成一个绳圈套在图钉A和B上，此时小球在光滑的水平平台上做半径为a、角速度为3的匀速圆周运动，现拔掉图钉A让小球飞出，此后绳圈又被A正上方距A高为h的图钉B套住，达稳定后，小球又在平台上做匀速圆周运动。求：(1)图钉A拔掉前，轻绳对小球的拉力大小；(2)从拔掉图钉A到绳圈被图钉B套住前小球做什么运动？所用的时间为多少?(3)小球最后做匀速圆周运动的角速度。思路分析：(1)图钉A拔掉前，轻线的拉力大小为T=mio2a；I"话(2)向心力突然消失，小球沿切线方向飞出做匀速直线运动，直到线环被图钉B套住前，小球速度为v=coa,匀速运动的位移x=J(0h)2

4、a2<2ahh2,则时间为tx2ahh2=-va(3)v可分解为切向速度vi和径向速度V2,绳被拉紧后v2=0,小球以速度2, a a由 v1=v ,得a h a hvi做匀速圆周运动，半径，vi3=r答案：(1) mio 2a (2)匀速直线运动2a(ah)2'2ah h2r = a+ h,(3)2a(a h)2例题2铁路转弯处的弯道半径r是根据地形设计的，弯道处要求外轨比内轨高，其内、外轨道高度差h的设计不仅与r有关，还取决于火车在弯道上的行驶速率。下表中是铁路设计人员技术手册中弯道半径r及与之对应的轨道的高度差ho弯道半径r/m660330220165132110内外轨道高

5、度差h/mm50100150200250300(1)根据表中数据，导出h和关系的表达式，并求出r=440m时h的值；(2)铁路建成后，火车通过弯道时，为保证绝对安全，要求内、外轨道均不向车轮施加侧向压力。又已知我国铁路内外轨的间距设计值L=1435mm,结合表中的数据，算出火车的转弯速度v；(结果保留两位有效数字)(3)近几年，人们对交通运输的快捷性提出了更高的要求，为了提高运输能力，国家不断地对铁路进行提速，这就要求铁路转弯速率也需要提高。请根据上述计算原理和上述表格分析，提速时应采取怎样的有效措施？(g取10m/s2)思路分析：(1)由表中数据可知，每组的h与r之积为常数，即660X50=

6、330X100=220X150=.=33000。当r=440m时，代入求得：h=75mm(2)如图所示，当内、外轨道对轮没有侧向压力时，火车的受力情况如图所示，则：2,vmgan9=m-。rh当0很小时，则有：tan8=sin0=Lghr:1033所以v=.p三m/s=15m/s=54km/hL1435103(3)由上述表达式可知，提高速度可采用适当增加内、外轨的高度差，或适当增加弯道半径等措施。答案：(1)hr=33m275mm(2)54km/h(3)见解析【拓展升华高分豪取】【综合拓展】离心运动与近心运动1 .定义做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力情况下，

7、就做远离圆心的运动，这种运动叫离心运动。当提供向心力的合外力大于做圆周运动所需向心力时，即Fn>mio2r,物体将逐渐靠近圆心，做近心运动。2 .如何理解离心现象(1)离心现象是物体惯性的表现。(2)离心运动并非是沿半径方向飞出的运动，而是运动半径越来越大的运动或沿切线方向飞出的运动。(3)离心运动并不是受到什么离心力。同样，近心运动也不能说受到近心力的作用。【满分训练】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产生离心现象B.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后，物体将做背离圆心的圆周运动C.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后，物

8、体将沿切线做直线运动D.做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后，物体将做曲线运动思路分析：物体只要受到力，必有施力物体，但“离心力”是没有施力物体的，故所谓的离心力是不存在的，只要向心力不足，物体就做离心运动，故A选项错；做匀速圆周运动的物体，当所受的一切力突然消失后，物体做匀速直线运动，故BD选项错，C选项对。曲线运动的速度方向沿轨迹的切线方向，其加速度或合外力跟速度有一定夹角，且指向轨迹弯曲的内侧，只有选项D正确。答案：C【易错指津】对离心力的理解洗衣机的脱水桶采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法中错误的是(A.脱水过程中，衣物是紧贴桶壁的B.水会从桶中甩出是因为水滴受到的向心力很大的缘故C.加快脱水桶转动角速度，脱水效果会更好D.水是受到了离心力的作用才会脱离衣服的错解：D错因：认为离心现象物体受到了离心力作用，所以才出现的偏离圆心的现象，其实从力的角度分析，离心现象是指向圆心的力不够大导致的，而不能说受到离心力的作用。思路分析：水滴依附