5-7第7节 生活中的圆周运动.pptVIP

* 第7节　生活中的圆周运动 课 标 定 位 ①能定性分析火车外轨比内轨高的原因．②能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题．③知道航天器中的失重现象的本质．④知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用和防止．⑤会用牛顿第二定律分析圆周运动． 图5－7－1 图5－7－2 做一做·预习自测———————————————— 1．关于铁道转弯处内外铁轨间的高度关系，下列说法中正确的是(　　) A．内外轨一样高，以防列车倾倒造成翻车事故 B．因为列车在转弯处有向内倾倒的可能，故一般使内轨高于外轨，以防列车翻倒 C．外轨比内轨略高，这样可以使列车顺利转弯，减小车轮与外轨的挤压 D．以上说法均不正确 答案：C 2．在水平面上转弯的汽车，提供其转弯所需的向心力的是(　　) A．重力和支持力的合力 B．静摩擦力 C．滑动摩擦力 D．重力、支持力和牵引力的合力 答案：B 3．同一辆汽车以同样大小的速度先后开上平直的桥和凸形桥，在桥的中央处有(　　) A．车对两种桥面的压力一样大 B．车对平直桥面的压力大 C．车对凸形桥面的压力大 D．无法判断 答案：B 4．如图5－7－3所示，物块P置于水平转盘上随转盘一起运动，图中c沿半径指向圆心，a与c垂直，下列说法正确的是(　　) A．当转盘匀速转动时，P受摩擦力方向为a方向 B．当转盘加速转动时，P受摩擦力方向可能为b方向 C．当转盘加速转动时，P受摩擦力方向可能为c方向 D．当转盘减速转动时，P受摩擦力方向可能为d方向 答案：BD 图5－7－3 核心解读————————————————————— 一、处理火车转弯问题的几个关键点 1．弯道的特点： 在实际的火车转弯处，外轨高于内轨，如图5－7－4所示． 图5－7－4 2．明确圆周平面： 虽然外轨高于内轨，但整个外轨是等高的，整个内轨是等高的，因而火车在行驶的过程中，重心的高度不变，即火车重心的轨迹在同一水平面内，故火车的圆周平面是水平面，而不是斜面．即火车的向心加速度和向心力均是沿水平面而指向圆心． 3．速度与轨道压力的关系： (1)当火车行驶速度v等于规定速度v0时，所需向心力仅由重力和弹力的合力提供，此时内外轨道对火车无挤压作用． (2)当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时，火车所需向心力不再仅有重力和弹力的合力提供，此时内外轨道对火车轮缘有挤压作用，具体情况如下： ①当火车行驶速度v＞v0时，外轨道对轮缘有侧压力． ②当火车行驶速度v＜v0时，内轨道对轮缘有侧压力． 二、对离心运动的理解 1．离心运动的实质： 离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象，它的本质是物体惯性的表现．做圆周运动的物体，总是有沿着圆周切线飞出去的趋向，之所以没有飞出去，是因为受到向心力作用的缘故．从某种意义上说，向心力的作用是不断地把物体从圆周运动的切线方向拉到圆周上来．一旦作为向心力的合外力突然消失，物体就会沿切线方向飞出去． 2．物体做离心运动的条件：做圆周运动的物体，一旦提供向心力的外力突然消失，或者外力不能提供足够的向心力时，物体做远离圆心的运动，即离心运动． 3．离心运动的受力特点：物体做离心运动并不是物体受到离心力作用，而是由于外力不能提供足够的向心力．所谓“离心力”也是由效果命名的，实际并不存在． 4．合外力与向心力的关系(如图5－7－5)： 图5－7－5 特别提示：(1)离心运动并不是指物体在“离心力”作用下的运动． (2)离心运动并不是沿半径方向向外远离圆心的运动． 三、竖直平面内圆周运动的临界问题 1．在最高点时绳、杆、环临界情况分析： 题型探究————————————————————— 题型一　　火车转弯问题分析 【例1】 有一列重为100 t的火车，以72 km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400 m. (1)试计算铁轨受到的侧压力； (2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的大小． 答案：(1)105 N　(2)5.71° 反思：火车转弯时，如果内外轨一样高，只能由外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需的向心力．实际修建铁路时一般将弯道建在倾斜的路基上，使火车的内外轨有一定的高度差，利用重力和铁轨对物体的支持力的合力提供部分向心力，以避免铁轨的损坏． 答案：B 题型二　　竖直平面内的圆周运动 【例2】 长L＝0.5 m的细绳拴着小水桶绕固定轴在竖直平面内转动，桶中有质量m＝0.5 kg的水(g取9.8 m/s2)，求： (1)在最高点时，水不流出的最小速率是多少？ (2)在最高点时，若速率v＝3 m/s，水对桶底的压力为多大？ 答案：(1)2.2 m/s　(2)4.1 N 反思：对于竖直面内的圆周运动，在最高点的速度v＝往往往是临界速度，若速度