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文檔簡介
第二章圓周運動第三節(jié)生活中的圓周運動
1.學會根據(jù)火車轉(zhuǎn)彎建立物理模型,分析水平面內(nèi)的圓周運動問題.2.學會根據(jù)汽車過拱形或凹形路面建立模型,分析豎直平面內(nèi)圓周運動問題.3.能分析豎直平面圓周運動中繩、桿等模型中向心力、彈力以及臨界速度的計算.課前·
自主預習1.水平公路:汽車在水平公路上轉(zhuǎn)彎時相當于在做圓周運動,此時向心力由車輪與路面間的靜摩擦力f來提供.即f=_______,解得v=________,故彎道半徑越小,轉(zhuǎn)彎時的安全速度越?。窂澋續(xù)gtanθ1.運動特點:火車在彎道上運動時可看作圓周運動,因而具有____________,由于其質(zhì)量巨大,需要很大的向心力.2.軌道設(shè)計:轉(zhuǎn)彎處外軌略____(填“高”或“低”)于內(nèi)軌,火車轉(zhuǎn)彎時鐵軌對火車的支持力FN的方向是__________________,它與重力的合力指向______,為火車轉(zhuǎn)彎提供一部分向心力.3.向心力的來源:依據(jù)彎道的半徑和規(guī)定的行駛速度,適當選擇內(nèi)軌和外軌的高度差,使轉(zhuǎn)彎時所需的向心力幾乎完全由________和________的合力來提供.鐵路彎道向心加速度高垂直軌道平面向上圓心重力支持力拱形與凹形路面mg-FNFN-mg對比汽車過拱形路面最高點汽車過凹形路面最低點對路面的壓力FN′=___________FN′=__________結(jié)論汽車對路面的壓力小于汽車的重力,而且汽車速度越大,對路面的壓力________汽車對路面的壓力大于汽車的重力,而且汽車速度越大,對路面的壓力_______越小越大課堂·
重難探究火車轉(zhuǎn)彎問題的分析例1
(多選)(2024年湖南一模)如圖甲所示,在修筑鐵路時,彎道處的外軌會略高于內(nèi)軌,具體如圖乙所示.當火車以規(guī)定的行駛速度轉(zhuǎn)彎(可視為在做半徑為R的勻速圓周運動)時,內(nèi)、外軌均不會受到輪緣的側(cè)向擠壓,此時的速度大小為規(guī)定轉(zhuǎn)彎速度,已知彎道處斜坡的傾角為θ,重力加速度大小為g,以下說法正確的是 (
)【答案】BD【答案】C汽車過拱形與凹形路面問題的分析例2
(2024年廣州六中期中)如圖所示為風靡小朋友界的風火輪賽車競速軌道的部分示意圖.一質(zhì)量為m=0.5kg的賽車(視為質(zhì)點)從A處出發(fā),以速率v1=0.1m/s駛過半徑R1=0.1m的凸形橋B的頂端,經(jīng)CD段直線加速后從D點進入半徑為R2=0.2m的豎直圓軌道,并以速度v2駛過圓軌道的最高點E,此時賽車對軌道的作用力恰好為零.重力加速度g取10m/s2,試計算:(1)賽車在B點受到軌道支持力的大?。?2)若賽車以2v2的速率經(jīng)過E點,求軌道受到來自賽車的彈力.變式2
(2023年珠海質(zhì)檢)如圖是汽車越野賽的一段賽道,一輛質(zhì)量為m的汽車以相同的水平速度先后通過a、b、c三點,其中a、c為排洪過水的“凹形路面”且a的曲率半徑較大,下列說法正確的是 (
)A.汽車在a點檢測到的胎壓pa最小B.汽車在b點檢測到的胎壓pb最大C.汽車在c點檢測到的胎壓pc最小D.汽車在c點檢測到的胎壓pc最大【答案】D小練·
隨堂鞏固1.在水平面上轉(zhuǎn)彎的摩托車,如圖所示,向心力是 (
)A.重力和支持力的合力B.靜摩擦力C.滑動摩擦力D.重力、支持力和牽引力的合力【答案】B【解析】摩托車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時受到重力、支持力、牽引力以及指向圓心的靜摩擦力,所需的向心力由靜摩擦力提供,A、C、D錯誤,B正確.2.(2024年廣州期中)公路在通過小型水庫的泄洪閘的下游時,常常要修建凹形路面,也叫“過水路面”.如圖所示,汽車通過凹形路面的最低點時
(
)A.汽車的加速度為零,受力平衡B.汽車對路面的壓力比汽車的重力大C.汽車對路面的壓力比汽車受到路面的支持力小D.汽車的速度越大,汽車對路面的壓力越小【答案】B3.有關(guān)圓周運動的基本模型,下列說法正確的是 (
)甲乙丙丁A.如圖甲,汽車通過拱橋的最高點處于超重狀態(tài)B.如圖乙所示是圓錐擺,減小θ,但保持圓錐的高不變,則圓錐擺的角速度變大C.如圖丁,火車轉(zhuǎn)彎超過規(guī)定速度行駛時,內(nèi)軌對輪緣會有擠壓作用D.如圖丙,同一小球在光滑而固定的圓錐筒內(nèi)的A、B位置先后分別做勻速圓周運動,則在A、B兩位置小球的角速度大小不同,但所受筒壁的支持力大小相等【答案】D4.對落差較大的道路,建設(shè)螺旋立交可以有效地保證車輛安全行駛.如圖所示,重慶紅云路螺旋立交為2.5層同心圓螺旋結(jié)構(gòu),上下層橋梁平面位置重疊.下面針對這段路的分析正確的是 (
)A.通過螺旋式設(shè)計可減小坡度,
目的是增大車輛與地面的摩擦力B.兩輛車以相同的速率轉(zhuǎn)彎時,外側(cè)的車需要的向心力一定更大C.車輛轉(zhuǎn)彎處設(shè)計成內(nèi)低外高的目的是降低車輛側(cè)滑風險D.車輛上坡過程中受重力、支持力、摩擦力、向心力【答案】C【解析】通過螺旋隧道設(shè)計,有效減小坡度,主要目的是減小車重力沿斜面向下的分力,A錯誤;由向心力公式可知,當速度不變,R越大
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