2017人教版高中物理必修2第5章第7节《生活中的圆周运动》word学案.docVIP

第七节　生活中的圆周运动 在日常生活中，我们经常会见到这样一些现象：舞蹈演员在表演旋转动作时，裙子会张开；在雨中若把伞柄转动一下，伞面上的雨水将会很快地沿伞面运动，到达边缘后雨水将沿切线方向飞出；满载黄沙或石子的卡车，在急转弯时，部分黄沙或石子会被甩出． 车流在大都市中穿行，为了解决交通问题，人们在城市中修建了高架桥，使车辆的运行更加流畅．你是否注意到，转弯处的路面并不是水平的，而是外侧偏高？ 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桥最高点和凹形桥最低点的压力问题． 3．了解航天器中的失重现象及原因． 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．掌握处理圆周运动综合题目的基本方法． 一、铁路的弯道 1．火车转弯时的运动特点． 火车转弯时做的是圆周运动，因而具有向心加速度，需要向心力． 2．向心力的来源． 转弯处外轨略高于内轨，适当选择内外轨的高度差，可使转弯时所需的向心力几乎完全由重力与支持力的合力来提供． 二、拱形桥 汽车以速度v过半径R的凸形(或凹形)桥时受力如图所示，在最高点(或最低点)处，由重力和支持力的合力提供向心力． 1．在凸形桥的最高点，mg－FN＝eq \f(mv2,R)，FN＝mg－eq \f(mv2,R)，速度越大，FN越小，当v＝eq \r(gR)时，FN＝0. 2．在凹形桥(路面)最低点，FN－mg＝eq \f(mv2,R)，FN＝mg＋eq \f(mv2,R)，速度越大，FN越大． 三、航天器中的失重现象 1．航天器中物体的向心力． 向心力由物体的重力G和航天器的支持力FN提供，即G－FN＝eq \f(mv2,R). 2．当航天器做匀速圆周运动时，FN＝0，此时航天器及其内部物体均处于完全失重状态． 四、离心运动 做圆周运动的物体，在所受的合外力突然消失或合外力不足以提供物体做圆周运动所需的向心力的情况下，就会做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动． 竖直面内圆周运动的临界问题 一、模型特点 物体在竖直平面内做圆周运动时，通常受弹力和重力两个力的作用，物体做变速圆周运动，我们只研究物体在最高点和最低点的两种情况，具体情况又可分为以下两种： 二、解题关键点 研究竖直面的圆周运动，物体经过最高点或最低点的临界问题，关键是对物体进行受力分析，弄清向心力的来源．特别是“轻绳问题”，刚好能过最高点的条件是重力提供向心力，而“轻杆问题”临界条件是速度为零，杆的支持力等于重力． 三、典例剖析 　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 (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， 点拨：水桶在最高点时，桶内水所受重力和桶底的压力提供向心力，故水不流出的临界条件是水所需向心力恰好等于水的重力． 解析：(1)若水恰不流出，则有 mg＝meq \f(veq \o\al(2,0),L)， 所求最小速率 v0＝ eq \r(gL)＝ eq \r(9.8×0.5) m/s＝ eq \r(4.9) m/s≈2.2 m/s. (2)设桶对水的压力为FN，则有 mg＋FN＝meq \f(v2,L)， FN＝meq \f(v2,L)－mg＝eq \f(0.5×9,0.5) N－0.5×9.8 N＝4.1 N. 由牛顿第三定律可知，水对桶底的压力： Feq \o\al(′,N)＝FN＝4.1 N. 答案：(1)2.2 m/s　(2)4.1 　　　　　 　　　　　　 　　　　　　 1．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(B) 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 2．(多选)铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的，弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计不仅与r有关，还与火车在弯道上的规定行驶速率v有关．下列说法正确的是(AD) A．v一定时，r越小则要求h越大 B．v一定时，r越大则要求h越大 C．r一定时，v越小则要求h越大 D．r一定时，v越大则要求h越大 3．在世界一级方程式锦标赛中，赛车在水平路面上转弯时，常常在弯道上冲出跑道，其原因是(C) A．由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘造成的 B．由于赛车行驶到弯道时，没有及时加速造成的 C．由于赛车行驶到弯道时，没有及时减速造成的 D．由于在弯道处汽车受到的摩擦力比在直道上小造成的 4．下列关于离心现象的说法中，正确的是(C) A．当物体所受到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，当它所受的一切力都突然消失时，它将沿切