生活中的圓周運(yùn)動.doc

第05講 生活中的圓周運(yùn)動1、解決圓周運(yùn)動問題的一般方法（1）明確研究對象（必要時(shí)將它從轉(zhuǎn)動系統(tǒng)中隔離出來）（2）找出物體圓周運(yùn)動的軌道平面，從中找出圓心和半徑（3）分析物體受力情況，分析向心力來源（4）根據(jù)牛頓運(yùn)動定律列方程求解2、圓周運(yùn)動的實(shí)例（1）火車轉(zhuǎn)彎：火車彎道處外軌略高于內(nèi)軌，火車所受的 力和 力的合力提供向心力。（2）汽車過拱橋：汽車在受到的 力和 力的合力提供向心力。（3）航天員在航天器中受到的 力和 力的合力提供航天員做圓周運(yùn)動的向心力。航天員處于失重狀態(tài)的原因是 。（4）物體做離心運(yùn)動的原因是： 。3、豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動的臨界問題（1）沒有物體支持的小球（輕繩模型），在豎直平面作圓周運(yùn)動通過最高點(diǎn)的臨界條件：繩子和軌道對小球剛好沒有力的作用試對圖的兩種情境下球在最高點(diǎn)時(shí)進(jìn)行受力分析，得出v臨界= vv臨界時(shí)，球能過最高點(diǎn)，繩對球產(chǎn)生 力、軌道對球產(chǎn)生 力vv臨界時(shí)，球不能過最高點(diǎn)(實(shí)際上球還未滑到最高點(diǎn)就脫離了軌道).（2）有物體支持的小球（輕桿模型），輕桿的一端連著一個小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，小球通過最高點(diǎn)時(shí)，輕桿對小球產(chǎn)生彈力的情況：桿. 小球能通過最高點(diǎn)的臨界條件：，（為支持力） . 當(dāng)時(shí)，有（為支持力） 當(dāng)時(shí)，有（）在豎直平面作圓周運(yùn)動過最高點(diǎn)的臨界條件：v=0(有物體支持的小球不會脫落軌道，只要還有向前速度都能通過最高點(diǎn)) 試對右圖的三種情境下球在最高點(diǎn)時(shí)進(jìn)行受力分析：考點(diǎn)1 汽車轉(zhuǎn)彎類問題的分析【例1-1】鐵路在轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌的原因是()減輕輪緣對外軌的擠壓 減輕輪緣與內(nèi)軌的擠壓火車按規(guī)定的速度轉(zhuǎn)彎，外軌就不受輪緣的擠壓火車無論以多大速度轉(zhuǎn)彎，內(nèi)外軌都不受輪緣擠壓ABCD【例1-2】鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑為R，內(nèi)側(cè)和外側(cè)的高度差為h，L為兩軌間的距離，且Lh，如果列車轉(zhuǎn)彎速率大于，則（ ）A外側(cè)鐵軌與輪緣間產(chǎn)生擠壓B鐵軌與輪緣間無擠壓C內(nèi)側(cè)鐵軌與輪緣間產(chǎn)生擠壓D內(nèi)外鐵軌與輪緣間均有擠壓【例1-3】汽車與路面的動摩擦因數(shù)為，公路某轉(zhuǎn)彎處半徑為R（設(shè)最大靜摩擦力等于滑動摩擦力），問：（1）若路面水平，汽車轉(zhuǎn)彎不發(fā)生側(cè)滑，汽車速度不能超過多少？ （2）若將公路轉(zhuǎn)彎處路面設(shè)計(jì)成外側(cè)高，內(nèi)側(cè)低，使路面與水平面有一傾角，汽車以多大速度轉(zhuǎn)彎時(shí)，可使車與路面間無摩擦力？【例1-4】在一寬闊的馬路上，司機(jī)駕駛著汽車勻速行駛，突然發(fā)現(xiàn)前方有一條很寬很長的河，試分析說明他是緊急剎車好還是轉(zhuǎn)彎好？（設(shè)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)做勻速圓周運(yùn)動，最大靜摩擦力與滑動摩擦力相等。）考點(diǎn)2 圓周運(yùn)動中的超、失重現(xiàn)象（汽車過拱橋）【例2-1】在下面所介紹的各種情況中，哪種情況將出現(xiàn)超重現(xiàn)象？（ ）A蕩秋千經(jīng)過最低點(diǎn)的小孩 B汽車過凸形橋C在繞地球作勻速圓周運(yùn)動的飛船中的儀器 D汽車過凹形橋 【練習(xí)2-1-1】一汽車通過拱形橋頂點(diǎn)時(shí)速度為10 m/s，車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐?/4，如果要使汽車在橋頂對橋面沒有壓力，車速至少為 【練習(xí)2-1-2】一輛卡車在丘陵地勻速行駛,地形如圖所示，由于輪胎太舊，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段應(yīng)是（ ）Aa處 Bb處 Cc處 Dd處【例2-2】飛機(jī)駕駛員最多可承受9倍的重力加速度帶來的影響，當(dāng)飛機(jī)在豎直平面上沿圓弧軌道俯沖時(shí)速度為v，則圓弧的最小半徑為( )A B C D考點(diǎn)3 豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動問題【例3-1】如圖所示，質(zhì)量為100 g的小球在一豎直平面內(nèi)的圓軌道上做圓周運(yùn)動，軌道半徑R1.0 m，A、B、C是軌道上三個特殊點(diǎn)，已知vA5 m/s，vB6 m/s，vC6.5 m/s，則球?qū)、B、C三點(diǎn)的壓力大小分別是多少？(g10 m/s2) 【練習(xí)3-1-1】如圖所示，電動機(jī)和飛輪的總質(zhì)量為M，飛輪邊緣固定著一質(zhì)量為m的物塊，物塊到軸距離為r，電動機(jī)勻速轉(zhuǎn)動，當(dāng)物塊轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)，電動機(jī)恰對地面無壓力，則飛輪的角速度為_rad/s【例3-2】質(zhì)量為的小球在豎直平面內(nèi)的圓形軌道的內(nèi)側(cè)運(yùn)動，經(jīng)過最高點(diǎn)而不脫離軌道的臨界速度為，當(dāng)小球以的速度經(jīng)過最高點(diǎn)時(shí)，對軌道的壓力是（ ）A 0 B C D 【練習(xí)3-2-1】一科技活動小組利用課余時(shí)間來模擬雜技演員表演“水流星”，使裝有水的瓶子在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動。經(jīng)過比較準(zhǔn)確地測量或稱量，所需要的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如下：半徑為0.9 m，瓶內(nèi)盛有100 g水，空瓶的質(zhì)量為400 g，g取10m/s2，請你幫助完成以下兩種情況的計(jì)算：（1）、當(dāng)瓶運(yùn)動到最高點(diǎn)時(shí)，瓶口向下，要使水不流出來，瓶子的速度至少為_ _m/s，此時(shí)水的向心力為_ _N，繩子受到的拉力為 N。（2）若在最低點(diǎn)的速度是臨界速度的2倍，則此時(shí)，水的向心力為 N，繩子受到的拉力為 _N，水對瓶底的壓力為 N【例3-3】如圖所示，一光滑的半徑為R的半圓形軌道放在水平面上，一個質(zhì)量為m的小球以某一速度沖上軌道，當(dāng)小球?qū)⒁獜能壍揽陲w出時(shí)，軌道的壓力恰好為零，則小球落地點(diǎn)C距A處多遠(yuǎn)?O。AL【例3-4】長度為L=0.5m的輕質(zhì)細(xì)桿OA，A端有一質(zhì)量為m=3.0kg的小球，如圖，小球以O(shè)點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，通過最高點(diǎn)時(shí)小球的速率是2.0m/s，g取10m/s2，則細(xì)桿OA受到（ ） A6.0N的拉力 B6.0N的壓力C24N的拉力 D24N的壓力【練習(xí)3-4-1】如圖，可視為質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量為m的小球，在半徑為R的豎直放置的光滑圓形管道內(nèi)做圓周運(yùn)動，下列有關(guān)說法中正確的是（ ）A小球能夠通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為0 B小球能夠通過最高點(diǎn)時(shí)的最小速度為C如果小球在最高點(diǎn)時(shí)的速度大小為2，則小球?qū)艿赖耐獗谟凶饔昧如果小球在最高點(diǎn)時(shí)的速度大小為2，則小球?qū)艿赖膬?nèi)壁有作用力考點(diǎn)4 離心運(yùn)動【例4-1】在下列哪幾種情況下，原來做圓周運(yùn)動的物體將產(chǎn)生離心運(yùn)動()物體所受的合外力突然消失物體所受的合外力突然增強(qiáng)物體所受的合外力小于所需的向心力物體所受的合外力大于所需的向心力ABCD【練習(xí)4-1-1】做離心運(yùn)動的物體，它的速度變化情況()速度大小不變，方向改變速度大小改變，方向不變速度大小和方向可能都改變速度大小和方向可能都不變ABCD【練習(xí)4-1-2】下列關(guān)于離心運(yùn)動的敘述正確的是()A.離心運(yùn)動是由于物體本身的慣性引起的B.勻速直線運(yùn)動就是離心運(yùn)動C.洗衣機(jī)的脫水桶是利用離心運(yùn)動把濕衣服甩干的D.汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過大，會因離心運(yùn)動造成交通事故【例4-2】汽車在半徑為r的水平彎道上轉(zhuǎn)彎，如果汽車與地面的動摩擦因數(shù)為，那么不使汽車發(fā)生滑動的最大速率是()ABCD【練習(xí)4-2-1】如圖所示，勻速轉(zhuǎn)動的水平圓盤上在離轉(zhuǎn)軸某一距離處放一滑塊，該滑塊恰能跟隨圓盤做勻速圓周運(yùn)動而不產(chǎn)生相對滑動，則在改變下列何種條件的情況下，滑塊仍能與圓盤保持相對靜止()A.增大圓盤轉(zhuǎn)動的角速度B.增大滑塊到轉(zhuǎn)軸的距離C.增大滑塊的質(zhì)量D.改變上述任一條件的情況下都不能使滑塊與圓盤保持相對靜止【練習(xí)4-2-2】一木塊放于水平轉(zhuǎn)盤上，與轉(zhuǎn)軸的距離為