高一下学期物理人教版必修2第五章第7节生活中的圆周运动学案

5.7 生活中的圆周运动 【学习目标】 拐弯问题；竖直平面内圆周运动的临界问题；凹形、拱形桥模型中的车 辆压力问题；离心运动及其应用和防止。 【学习内容】 一，火车转弯问题：火车转弯是一段圆周运动，需要有力来提供火车做 圆周运动的向心力 1，如果内、外轨是等高的，那么火车转弯时是如何 获得向心力的? 2，火车转弯时的转弯半径为 R，弯道的倾斜角度为α，火车转弯时的速 度 v0 为多大时，才不至于对内、外轨道产生挤压？ 讨论：1、若火车速度小于 v0，是内轨还是外轨对火车轮缘有弹力？ 2、若火车速度大于 v0，是内轨对火车轮缘有弹力还是外轮缘有弹力？ 二，汽车过桥问题：汽车过桥可以看做是一个局部圆周运动 1，汽车质量为 m，重力加速度为 g，求汽车经过平直路面时对汽车的压 力多大？ 2，汽车过拱形桥（只分析在最高点） 设拱形桥面所在圆的半径为 R，汽车质量为 m，在最高 点的速度为 v，推导出汽车对桥面的压力，并指出汽车对 桥的压力比自身的重力大些还是小些？ 3，汽车过凹形桥（只分析在最低点） 设凹形桥面所在圆的半径为 R，汽车质量为 m，在最低 点的速度为 v，推导出汽车对桥面的压力，并指出汽车 对桥的压力比自身的重力大些还是小些？ 练习 1：如图所示，汽车在炎热 的夏天沿不平的曲面行驶，其 中最容易发生爆胎的点是（假 定汽车运动速率不变）（ ） A．a 点 B．b 点 C．c 点 D．d 点 练习 2：一辆质量 m=2.0t 的小轿车，驶过半径 R=50m 的一段凸形圆弧形 桥面，重力加速度 g=10m/s2。求： (1)汽车以 10m/s 的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大? (2)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？此后车 做什么运动？ 练习 3：一辆质量 m=2.0t 的小轿车，驶过半径 R=50m 的一段凹形圆弧形 桥面。求：汽车以 10m/s 的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大? （g=10m/s2） 三，航天器中的失重问题： 当飞船的速度 v 为___________时，航天器所受的支持力 FN＝0，座 舱对航天员的支持力为 0，航天员处于_________状态。 四，离心运动： 定义：做圆周运动的物体，在所受合外力________提供圆周运动所 需要的向心力的情况下，将远离圆心运动出去，这种运动叫做离心运动。 1. （多选）下列属于离心现象的是（ ） A.投篮球 B.投掷标枪 C.用洗衣机脱去湿衣服中的水 D.旋转雨伞甩掉雨伞上的水 2.汽车驶向一凸形桥，为了在通过桥顶时，减小汽车对桥的压力，司机 应( ) A．以尽可能小的速度通过桥顶 B．适当增大速度通过桥顶 C．以任何速度匀速通过桥顶 D．使通过桥顶的向心加速度尽可能小 3.在下面所介绍的各种情况中，哪种情况将出现超重现象（ ） ①小孩荡秋千经过最低点 ②汽车过凸形桥 ③汽车过凹形桥 ④在绕地球做匀速圆周运动的飞船中的仪器 A．①② B．①③ C．①④ D．③④ 4.下列关于离心现象的说法正确的是（ ） A．当物体所受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后，物体将做 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后，物体将沿 切线方向做匀速直线运动 D．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后，物体将做 曲线运动 五，竖直圆周运动的临界问题 1．如图所示，长度为 0.5m 的轻质细杆 OA，A 端固定一质量 为 3kg 的小球，以 O 点为圆心，在竖直平面内做圆周运动，若 小球通过最高点时的速度为 2m/s，取 g=10m/s2，则此时轻杆 OA 受到小球的作用力为( ) A. 6N 的拉力 B. 6N 的压力 C. 54N 的拉力 D. 54N 的压力 2．一质量为 0.5kg 的小球，用长为 0.4m 细绳拴住，在竖直平面内做圆 周运动（g 取 10m/s2）求 （1）当过最低点时的速度为 6m/s 时，绳的拉力大小 F1； （2）当过最高点时的速度为 4m/s 时，绳的拉力大小 F2； （3）小球能通过最高点的速度大小范围。 物理情景 最高点无支撑 最高点有支撑 典例 受力特征 除重力外，物体受到的弹 力方向向下或等于 0 除重力外，物体受到的弹 力方向可以向上、向下或 等于 0 在最高点的动力学方程 韫 + 韫 恰好通过最高点满足的 条件 弹力为 0，重力恰好提供 向心力 韫 th 解 得 th 韫 最小速度为 0，解得弹力 为 mg，方向向上。