第4单元圆周运动在实际问题中的应用.pptVIP

第30页，共49页，星期日，2025年，2月5日高分通道此类问题的求解思路为：(1)先以圆周运动的物体为研究对象，分析并列出向心力方程．特别要关注哪个力是要求的那个物体提供的．(2)分析连接体的状态需要、受力特点、力的大小、方向是否可变，变化的范围是什么？变化的临界值是多少等．(3)根据牛顿第三定律，将连接体的这些临界值代入到做圆周运动的物体的方程中，联立求解．第31页，共49页，星期日，2025年，2月5日?变式3：如图5所示，质量M＝0.64kg的物体置于可绕竖直轴匀速转动的平台上，M用细绳通过光滑的定滑轮与质量为m＝0.3kg的物体相连．假定M与轴O的距离r＝0.2m，与平台的最大静摩擦力为2N．为使m保持静止状态，水平转台做圆周运动的角速度ω应在什么范围？(g＝10m/s2)第32页，共49页，星期日，2025年，2月5日解析：m保持静止状态时，M做圆周运动的半径不变，M的向心力由绳的拉力和静摩擦力的合力提供，由于静摩擦力的大小、方向不定，所以存在临界问题．当ω最小时，M受到的最大静摩擦力的方向与拉力的方向相反，则有mg－Ffm＝Mωr代入数据得ω1＝2.80rad/s当ω增大时，静摩擦力减小，当ω′＝4.84rad/s时，静摩擦力为零．第33页，共49页，星期日，2025年，2月5日当ω继续增大时，M受到的静摩擦力方向反向，与拉力方向相同，静摩擦力与拉力的合力提供做圆周运动的向心力．当ω最大时有mg＋Ffm＝Mωr代入数据得ω2＝6.25rad/s因此ω的取值范围为2．80rad/s≤ω≤6.25rad/s.答案：2.80rad/s≤ω≤6.25rad/s第34页，共49页，星期日，2025年，2月5日1．在实际修筑铁路时，要根据弯道半径和规定的行驶速度，适当选择内外轨的高度差，如果火车按规定的速率转弯，内、外轨与车轮之间没有侧压力，那么火车以小于规定的速率转弯，则 ()A．仅内轨对车轮有侧压力B．仅外轨对车轮有侧压力C．内、外轨对车轮都有侧压力D．内、外轨对车轮均无侧压力第35页，共49页，星期日，2025年，2月5日第1页，共49页，星期日，2025年，2月5日第四单元圆周运动在实际问题中的应用第2页，共49页，星期日，2025年，2月5日由于火车的质量比较大，火车拐弯时所需的向心力就很大．如果铁轨内外侧一样高，则外侧所受的压力很大，容易损坏；实用中使 略高于，从而 和 的合力提供火车拐弯时所需的向心力．外轨重力铁轨支持力内轨第3页，共49页，星期日，2025年，2月5日mg±FF－mg第4页，共49页，星期日，2025年，2月5日在平直轨道上匀速行驶的火车，所受合外力为零，在火车转弯时，什么力提供向心力呢？在火车转弯处，让外轨高于内轨，如图1所示，转弯时所需向心力由重力和弹力的合力提供．若轨道水平，转弯时所需向心力应由外轨对车轮的挤压力提供，而这样对车轨会造成损坏．车速大时，容易出事故．第5页，共49页，星期日，2025年，2月5日第6页，共49页，星期日，2025年，2月5日第7页，共49页，星期日，2025年，2月5日由于铁轨建成后h、L、R各量是确定的，故火车转弯时的车速应是一个定值，否则将对铁轨有不利影响，如：第8页，共49页，星期日，2025年，2月5日2.静摩擦力作用下的圆周运动静摩擦力的特点是根据物体运动改变大小，变换方向．有人把静摩擦力的这一特点称为“适应性”．由于静摩擦力这一特点的存在导致在许多问题中出现了临界问题．处理这类问题的关键是分析出静摩擦力的变化，从而结合其他力分析出向心力的变化，以确定圆周运动的其他物理量的变化范围．第9页，共49页，星期日，2025年，2月5日对于物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动，该类运动常有临界问题，并伴有“最大”、“最小”、“刚好”等词语，常分析两种模型——轻绳模型和轻杆模型，分析比较如下：第10页，共49页，星期日，2025年，2月5日轻绳模型轻杆模型常见类型第11页，共49页，星期日，2025年，2月5日第12页，共49页，星期日，2025年，2月5日汽车过桥问题当汽车以相同的速率分别行驶在凸形桥的最高点和凹形桥的最低点时，汽车对桥的压力的区别如下表所示.内容项目凸形桥凹形桥受力分析图第13页，共49页，星期日，2025年，2月5日第14页，共49页，星期日，2025年，2月5日第15页，共49页，星期日，2025年，2月5日【例1】有一列重为100t的火车，以72km/h的速率匀速通过一个内外轨