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《2020_2021学年高中物理第二章匀速圆周运动3圆周运动的实例分析课件教科版必修2202102232144.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、3.圆周运动的实例分析必备知识·自主学习一、汽车过拱形桥【情境思考】汽车过拱形桥的最高点时,对桥的压力等于汽车的重力吗?提示:不等于。1.受力分析:2.向心力:Fn=_____=m。3.对桥的压力:N′=____________。4.结论:汽车对桥的压力小于汽车的重量,而且汽车速度越大,对桥的压力_____。mg-N越小二、“旋转秋千”【情境思考】“旋转秋千”中什么力提供向心力?提示:拉力和重力的合力。1.物理模型:细线下面悬挂一个钢球,用手带动钢球使它在某个水平面内做匀速圆周运动,形成一个圆锥摆,如图所示。2.向心力的来源:由重力和悬线拉力的_____提供。由F合=mg
2、tanα=mω2r,r=lsinα得:ω=_____周期T==_________。3.结论:缆绳与中心轴的夹角α跟“旋转秋千”的角速度和绳长有关,与所乘坐人的体重_____。在绳长一定的情况下,角速度越大,则缆绳与中心轴的夹角也_____(小于90°)。合力无关越大三、火车转弯1.运动特点:火车转弯时实际是在做_____运动,因而具有向心加速度,由于其质量巨大,所以需要很大的_____力。2.向心力来源:(1)若转弯时内外轨一样高,则由_____对轮缘的弹力提供向心力,这样铁轨和车轮极易受损。(2)内外轨有高度差,依据规定的行驶速度行驶,转弯时向心力几乎完全由______
3、和________的合力提供。圆周向心外轨重力G支持力N四、离心运动【情境思考】问题1:链球飞出、汽车滑出是因为受到了离心力吗?问题2:物体做离心运动的条件是什么?提示:问题1:不是。问题2:物体所受的力小于需要的向心力。1.定义:在做圆周运动时,由于合外力提供的向心力消失或不足,以致物体沿圆周运动的切线方向飞出或远离圆心而去的运动。2.原因:合外力提供的向心力_____或不足。3.应用:(1)离心机械:利用_____运动的机械。(2)应用:洗衣机的脱水筒;科研生产中的离心机。消失离心关键能力·合作学习知识点一 火车转弯问题1.火车轮缘结构特点:火车的车轮有凸出的轮缘。火
4、车在轨道上运行时,车轮上有凸出轮缘的一边在两轨道内侧,如图所示。这种结构特点,主要是防止火车脱轨。2.火车在弯道上的运动特点:火车在弯道上运动时,实际上是在做圆周运动,因而具有向心加速度,由于其质量巨大,所以需要很大的向心力。3.向心力的来源:外轨高于内轨,向心力由火车的重力和轨道支持力的合力提供,不易损坏铁轨,运行更安全。4.转弯速度与轨道压力的关系:对转弯行驶的火车,由向心力公式得:mgtanθ=m,则v=。(1)当火车转弯速度等于时,重力和支持力的合力完全提供向心力,轮缘对内、外轨无侧压力。(2)当火车转弯速度大于时,外轨对轮缘有侧压力。(3)当火车转弯速度小于时,
5、内轨对轮缘有侧压力。【问题探究】情境:设火车转弯时的运动是匀速圆周运动,如图所示。讨论:(1)火车转弯处的铁轨有何特点?(2)火车转弯时速度过大或者过小,会对哪侧轨道有侧压力?提示:(1)铁轨外高内低。(2)速度过大挤压外轨,速度过小挤压内轨。【典例示范】【典例】中国已进入高铁时代,在某轨道转弯处,高铁向右转弯,左侧的铁轨比右侧的铁轨高一些,如图所示,高铁的运动可看作是做半径为R的圆周运动,设内外铁轨高度差为h,铁轨的水水平距离为d，铁轨的宽度为L①,已知重力加速度为g,要使高铁轮缘与内、外侧轨道无挤压②,则高铁转弯时的速度应为()【审题关键】【解析】选B。把轨道看作斜面
6、,设其倾角为θ,如图所示高铁在斜面上受到自身重力mg和斜面支持力N,二者的合力提供向心力,即指向水平方向。根据几何关系可得合力为mgtanθ,即向心力,所以mgtanθ=,计算得v=,根据铁轨的高和水平宽度得tanθ=,代入得v=,故B正确。【素养训练】1.(多选)中国高铁丝路,助力“一带一路”互联互通,沿着古丝绸之路,以前是悠扬的驼铃声穿行于商旅古道上;如今,载着旅客的高速铁路飞驰在丝路上,前行的速度由60年前铁路开通运营初期的40km/h演变为现在的250km/h。如果我们把火车转弯近似看成是做匀速圆周运动,火车速度提高会使外轨受损。为解决火车高速转弯时不使外轨受损这
7、一难题,你认为以下措施可行的是()A.减小内外轨的高度差B.增加内外轨的高度差C.减小弯道半径D.增大弯道半径【解析】选B、D。设轨道平面与水平方向的夹角为θ,由Ncosθ=mg,Nsinθ=m可得:v=,可见,要提高火车通过弯道的速度,可增大弯道半径,也可增大轨道平面与水平方向的夹角,即增加内外轨的高度差,故B、D正确。2.铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的,已知内外轨道平面与水平面的倾角为θ,如图所示,弯道处的圆弧半径为R,若质量为m的火车转弯时速度小于,则()A.内轨对内侧车轮轮缘有挤压B.外轨对外侧车轮轮缘有挤压C.这
