高中物理7.生活中的圆周运动学案

第五章曲线运动                    学案编号：WL12020508

班级______小组名_________ 组内编号_____  姓名____________  学号__________

编写： 审核：  使用日期：2013年03月   日星期

【学习目标】

1、知道向心力是物体沿半径方向的合外力．

2、知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动．

3、会在具体问题中分析向心力的来源．

【自主学习】

1：关于向心力的来源．

    （1）介绍：分析和解决匀速圆周运动的问题，首先是要把向心力的来源搞清楚．

    2：说明：

    a：向心力是按效果命名的力；

    b：任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力；

    c：不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用外，还要另外受到向心力．

    3．简介运用向心力公式的解题步骤：

 4、实例1：火车转弯

（1）火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于0，那么当火车转弯时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供火车的向心力呢？

    a：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力．

    b：外轨对轮缘的弹力提供向心力．

    c：由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损害铁轨．

    （2）介绍实际的弯道处的情况．

a：实际的转弯处外轨略高于内轨．

    b：此时火车的支持力FN的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧．

5、实例2：汽车过拱桥的问题

    （1）a：选汽车为研究对象

    b：对汽车进行受力分析：受到重力和桥对车的支持力

    c：上述两个力的合力提供向心力、且向心力方向向下

    d：建立关系式：

【范例精析】

一．水平面内的圆周运动

   例1： 如图5-8-1所示水平转盘上放有质量为m的物快，当物块到转轴的距离为r时,若物块始终相对转盘静止，物块和转盘间最大静摩擦力是正压力的倍，求转盘转动的最大角速度是多大？

  图5-8-1

 例2：铁路转弯处的圆弧半径是300m，轨距是1.435 m，规定火车通过这里的速度是72 km/h，内外轨的高度差应该是多大，才能使外轨不受轮缘挤压？

图5-8-2甲    图5-8-2乙       图5-8-3甲     图5-8-3乙

例3、（1）如图5-8-2甲、乙 所示，没有支撑物的小球在竖直平面作圆周运动过最高点的情况临界条件                       

能过最高点的条件                 ，此时绳或轨道对球分别产生______________

不能过最高点的条件                    

（2）如图5-8-3甲、乙所示，为有支撑物的小球在竖直平面做圆周运动过最高点的情况竖直平面内的圆周运动，往往是典型的变速圆周运动．对于物体在竖直平面内的变速圆周运动问题，中学阶段只分析通过最高点和最低点的情况，并且经常出现临界状态，下面对这类问题进行简要分析．

能过最高点的条件             ，此时杆对球的作用力________________

当0<V<时，杆对小球                 ，其大小               

当v=时，杆对小球_______________

当v>时，杆对小球的力为              其大小为____________

讨论：绳与杆对小球的作用力有什么不同？

【能力训练】

1．下列关于离心运动的叙述正确的是（    ）

A.离心运动是由于物体本身的惯性引起的

B.离心运动的轨迹一定是直线

C.洗衣机的脱水筒是利用离心运动把湿衣服甩干的

D.汽车转弯时速度过大，会因离心运动造成交通事故

2．关于铁道转弯处内外铁轨间的高度关系，下列说法中正确的是（    ）

A.内、外轨一样高，以防列车倾倒造成翻车事故

B.因为列车转弯处有向内倾倒的可能，故一般使内轨高于外轨，以防列车翻倒

C.外轨比内轨略高，这样可以使列车顺利转弯，减少车轮与铁轨的挤压

D.以上说法均不正确

3．用长为l的细绳拴着质量为m的小球，在竖直平面内做圆周运动，则下列说法中正确的是（    ）

A.小球在最高点所受的向心力一定是重力

B.小球在最高点绳子的拉力可能为零

C.小球在最低点绳子的拉力一定大于重力

D.若小球恰好能在竖直平面内做圆周运动，则它在最高点的速率为

4．一辆赛车在经过凸形桥的最高点时，若速度v=，此时关闭发动机,如图5-8-4所示，则赛车将（    ）

图5-8-4

A.沿桥面下滑到M点

B.按半径大于R的新圆弧轨道运动

C.先沿桥面滑到某点N，再离开桥面做斜下抛运动

D.立即离开桥顶做平抛运动

5．汽车在水平路面上转弯，地面的摩擦力已达到最大，当汽车的速率增为原来的2倍时，则汽车转弯的轨道半径必须（    ）

A.至少增大到原来的4倍   B.至少增大到原来的2倍

C.至少增大到原来的倍  D.减小到原来的

6．如图5-8-5所示,A、B、C三个小物体放在水平旋转的圆盘上，它们与圆盘间的最大静摩擦力与其重力成正比，比例系数均为k.已知ma=2mb=2mc,rc=2ra=2rb，圆台以角速度ω旋转时，A、B、C均没有滑动，则（    ）

图5-8-5

A.C的向心加速度最大

B.B所受静摩擦力最小

C.当圆盘转速逐渐增大时，C比B先开始滑动

D.当圆盘转速逐渐增大时，A比B先开始滑动

7．汽车以10m/s的速度在水平路面上匀速行驶，汽车对路面的压力为4×104N，该汽车以同样的速率驶过半径R=40m的凸形桥顶时，汽车对桥面的压力为__________N.

【学习总结】

8  生活中的圆周运动

 例2：解析：本题考查利用圆周运动知识解决实际问题的能力.若火车在转弯时不受轨道挤压，火车所受的重力和轨道对火车的支持力的合力提供向心力，同时还应该注意火车转弯平面是水平面.受力分析如图所示，作平行四边形，根据牛顿第二定律有

F=mgtanα=m，所以tanα=≈0.136

由于tanα很小，可以近似认为sinα=tanα

所以内外轨高度差h=dsinα=1.435×0.136 m=0.195 m.

8  生活中的圆周运动

1．：CD  2．：C 3：BCD  4．：D 5：A 6．：ABC

7．：3×104