第5章7生活中的圓周運(yùn)動

1、7生活中的圓周運(yùn)動1火車轉(zhuǎn)彎時，將它看成是圓周運(yùn)動如果鐵路彎道的內(nèi)外軌道一樣高，則火車轉(zhuǎn)彎時由_側(cè)軌道對車輪的彈力提供向心力；如果在轉(zhuǎn)彎處使鐵路外軌略高于內(nèi)軌，則火車經(jīng)過時支持力方向不再是豎直的，使得它的_分力提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力外水平小于大于2汽車通過凸形橋時，由于重力的一部分提供向心力，因此汽車對橋面的壓力_汽車的重力；汽車通過凹形地面時，汽車對地面的壓力_汽車的重力mgFN完全失重4離心運(yùn)動：沿切線方向飛出逐漸遠(yuǎn)離圓心(1)定義：做圓周運(yùn)動的物體，在向心力突然_或合力不足以提供所需的向心力時，物體將_或_，這樣的運(yùn)動叫做離心運(yùn)動(2)離心運(yùn)動與受力：做圓周運(yùn)動的物體，由于本身具有_，總有

2、沿著圓周_方向飛去的趨勢切線當(dāng)物體所受合力 F_m2R 時，物體做圓周運(yùn)動；當(dāng) F0 時，物體沿切線方向飛出；當(dāng) F_m2R 時，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心；當(dāng) F_m2R 時，物體逐漸靠近圓心消失慣性力不足以提供向心力，即fmaxm ，汽車將做離心運(yùn)動靜摩擦力(3)汽車轉(zhuǎn)彎：在水平公路上行駛的汽車，轉(zhuǎn)彎時所需的向心力由車輪與路面間的_提供如果轉(zhuǎn)彎時速度過大，所需向心力 Fn 很大，大于最大靜摩擦力，則最大靜摩擦v2R知識點(diǎn)1生活中的向心力圖571 所示的是汽車轉(zhuǎn)彎時的示意圖，此時轉(zhuǎn)彎處的路面不是水平的，而是稍微有點(diǎn)往內(nèi)傾圖572 所示的是汽車通過凸形地面和凹形地面時的受力情況圖 571圖 572討論：

3、地面對車產(chǎn)生的指向內(nèi)側(cè)的靜摩擦力(1)汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時，向心力的來源是_(2)汽車在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎時，向心力的來源是_支持力的分力(3)汽車通過凸形地面的最高點(diǎn)時，向心力的來源是_重力的分力(4)汽車通過凹形地面的最低點(diǎn)時，向心力的來源是_支持力的分力1火車轉(zhuǎn)彎問題：(1)當(dāng)火車所在轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)外軌無高度差時，外軌對輪緣的彈力 F 就是使火車轉(zhuǎn)彎的向心力，如圖 573 甲所示(火車向右轉(zhuǎn)彎)根據(jù)牛頓第二定律 Fmv2R可知，火車的質(zhì)量很大，在速度和軌道半徑一定的情況下，外軌對輪緣的彈力很大，使得外軌和外輪之間的磨損很大，鐵軌容易受到損壞圖 573(2)當(dāng)外軌略高于內(nèi)軌時，火車所受重力和支持

4、力的合力提甲乙圖574圖575【例1 】鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是 300 m ，軌道間距是1 435 mm，現(xiàn)規(guī)定火車通過這里的速度是 72 km/h，則內(nèi)外軌的高度差應(yīng)是多大才能使鐵軌不受輪緣的擠壓？(取 g10 m/s2)圖576【例2】如圖 577 所示，質(zhì)量為 1.5104 kg 的汽車以不變的速率先后駛過凹形橋面和凸形橋面，橋面圓弧半徑均為15 m，如果橋面承受的最大壓力不得超過 2.0105 N，則汽車允許的最大速率是多少？汽車以此速率駛過凸形橋面的頂端時對橋面的壓力是多少？(取 g10 m/s2)圖 577解：汽車經(jīng)過凹形橋面時，向心加速度方向向上，汽車處于超重狀態(tài)；汽車經(jīng)過凸形橋

5、面時，向心加速度方向向下，汽車處于失重狀態(tài)，所以當(dāng)汽車經(jīng)過凹形橋面的最低點(diǎn)時(如圖578 甲所示)，汽車對橋面的壓力最大圖 578【觸類旁通】圖 579答案：AD圖 3)2(雙選)在下列各事例中，哪種情況將出現(xiàn)超重現(xiàn)象(A蕩秋千經(jīng)過最低點(diǎn)時的小孩B汽車過凸形橋時ACC汽車過凹形橋時D在繞地球做勻速圓周運(yùn)動的飛船中的儀器解析：超重現(xiàn)象就是物體對支持物的壓力大于物體所受到的重力選項 B 中汽車對橋面的壓力小于重力，處于失重狀態(tài)；在繞地球做勻速圓周運(yùn)動的飛船中的儀器是處于完全失重狀態(tài)故選項 B、D 錯誤知識點(diǎn)2離心運(yùn)動在北京時間8 月11 日凌晨結(jié)束的2012 年倫敦奧運(yùn)會女子鏈球決賽中，中國選手張

6、文秀以76 米34 的成績獲得銅牌張文秀連續(xù)兩屆奧運(yùn)會獲得銅牌，成為中國第一位連續(xù)兩屆奧運(yùn)會獲得獎牌的田徑運(yùn)動員如圖5710 所示為鏈球運(yùn)動員張文秀投擲鏈球時的情景圖 5710討論：(1)運(yùn)動員未松手前鏈球做_運(yùn)動(2)運(yùn)動員松手后鏈球做_運(yùn)動圓周1離心現(xiàn)象：做圓周運(yùn)動的物體，在所受合力突然消失或不足以提供做圓周運(yùn)動所需的向心力時，就會做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動，這種現(xiàn)象稱為離心現(xiàn)象離心2理解離心運(yùn)動的條件：(1)向心力的作用效果是改變物體的運(yùn)動方向，如果向心力突然消失，則物體的速度方向不再變化，由于慣性，物體將沿切線方向飛出，并不是沿半徑方向飛出(2)如果提供的向心力太小，雖然物體的速度方向仍在變

7、化，但變化較慢，因此物體會偏離原來的圓周而做離心運(yùn)動，其軌跡為圓周和切線之間的某一條曲線3離心運(yùn)動的受力特點(diǎn)：物體做離心運(yùn)動并不是受到“離心力”的作用(“離心力”實際上是不存在的)，而是外界提供的向心力太小或突然消失的緣故4離心運(yùn)動軌跡的理解：分析物體是做圓周運(yùn)動、離心運(yùn)動還是向心運(yùn)動，要看外界提供的向心力與物體做圓周運(yùn)動所需的向心力的關(guān)系(如圖 5711 所示)圖 5711(1)當(dāng) Fm2r 時，物體做勻速圓周運(yùn)動；(2)當(dāng) F0 時，物體沿切線方向飛出；(3)當(dāng) Fm2r 時，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心；(4)當(dāng) Fm2r 時，物體逐漸靠近圓心5離心現(xiàn)象的應(yīng)用和防止：(1)利用：在實際生活中，利用離

8、心現(xiàn)象工作的機(jī)械叫離心機(jī)械，常見的有離心分離器、洗衣機(jī)的脫水筒等(2)離心現(xiàn)象有時也是有害的，應(yīng)設(shè)法防止，如：汽車在轉(zhuǎn)彎時(尤其在下雨天)沖出車道而發(fā)生事故，應(yīng)在轉(zhuǎn)彎處安裝限速警示牌砂輪或飛輪在工作中高速轉(zhuǎn)動時容易飛出碎片而傷人，因此在輪的外側(cè)加一個保護(hù)罩【例3】下列關(guān)于離心現(xiàn)象的說法正確的是()A當(dāng)物體所受的離心力大于向心力時發(fā)生離心現(xiàn)象B做勻速圓周運(yùn)動的物體，當(dāng)它所受的一切外力都突然消失時，它將做背離圓心的圓周運(yùn)動C做勻速圓周運(yùn)動的物體，當(dāng)它所受的一切外力都突然消失時，它將沿切線做直線運(yùn)動D做勻速圓周運(yùn)動的物體，當(dāng)它所受的一切外力都突然消失時，它將做曲線運(yùn)動解析：做勻速圓周運(yùn)動的物體，當(dāng)向

9、心力消失或合力不足以提供所需向心力時，物體將做離心運(yùn)動，A 錯誤；做勻速圓周運(yùn)動的物體，當(dāng)它所受的一切外力都突然消失時，根據(jù)牛頓第一定律，它將沿切線方向做勻速直線運(yùn)動，B、D 錯誤，C 正確答案：C【觸類旁通】3(雙選)下列屬于離心現(xiàn)象的是()A投籃球CDB投擲標(biāo)槍C用洗衣機(jī)脫去濕衣服中的水D旋轉(zhuǎn)雨傘甩掉雨傘上的水滴4一個做勻速圓周運(yùn)動的物體，當(dāng)它所受到的合力變小時()A將沿切線方向飛出做勻速直線運(yùn)動B將做靠近圓心的曲線運(yùn)動CC將做遠(yuǎn)離圓心的曲線運(yùn)動D將做平拋運(yùn)動解析：當(dāng)合力不足以提供做圓周運(yùn)動所需的向心力時，物體將做離心運(yùn)動豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動的類型1如圖 5712 甲、乙所示是沒有物體支撐的小球，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動過最高點(diǎn)時的情形圖 5712(1)臨界條件：繩子或軌道對小球沒有力的作用【例4】一細(xì)桿與水桶相連，水桶中裝有水，水桶與細(xì)桿一起在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，如圖 5713 所示水的質(zhì)量為m0.5 kg，水的重心到轉(zhuǎn)軸的距離為 l50 cm.(取 g10 m/s2，不計空氣阻力)(1)若在最高點(diǎn)時水不流出來，求水桶的最小速率；(2)若在最高點(diǎn)時水桶的速率為 v3 m/s，求水對桶底的壓力圖 5713【觸類旁通】5如圖5714 所示，一輕桿長為10 cm，一端固定在 O點(diǎn)，另一端固定著一質(zhì)量為