第5章7生活中的圓周運動

1、7生活中的圓周運動1火車轉彎時，將它看成是圓周運動如果鐵路彎道的內外軌道一樣高，則火車轉彎時由_側軌道對車輪的彈力提供向心力；如果在轉彎處使鐵路外軌略高于內軌，則火車經過時支持力方向不再是豎直的，使得它的_分力提供火車轉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離心運動：沿切線方向飛出逐漸遠離圓心(1)定義：做圓周運動的物體，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_，這樣的運動叫做離心運動(2)離心運動與受力：做圓周運動的物體，由于本身具有_，總有

2、沿著圓周_方向飛去的趨勢切線當物體所受合力 F_m2R 時，物體做圓周運動；當 F0 時，物體沿切線方向飛出；當 F_m2R 時，物體逐漸遠離圓心；當 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 ，汽車將做離心運動靜摩擦力(3)汽車轉彎：在水平公路上行駛的汽車，轉彎時所需的向心力由車輪與路面間的_提供如果轉彎時速度過大，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1生活中的向心力圖571 所示的是汽車轉彎時的示意圖，此時轉彎處的路面不是水平的，而是稍微有點往內傾圖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、地面對車產生的指向內側的靜摩擦力(1)汽車在水平路面上轉彎時，向心力的來源是_(2)汽車在傾斜路面上轉彎時，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時，向心力的來源是_支持力的分力1火車轉彎問題：(1)當火車所在轉彎處的內外軌無高度差時，外軌對輪緣的彈力 F 就是使火車轉彎的向心力，如圖 573 甲所示(火車向右轉彎)根據牛頓第二定律 Fmv2R可知，火車的質量很大，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)當外軌略高于內軌時，火車所受重力和支持

4、力的合力提甲乙圖574圖575【例1 】鐵路轉彎處的圓弧半徑是 300 m ，軌道間距是1 435 mm，現規(guī)定火車通過這里的速度是 72 km/h，則內外軌的高度差應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)，所以當汽車經過凹形橋面的最低點時(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，哪種情況將出現超重現象(A蕩秋千經過最低點時的小孩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動的飛船中的儀器解析：超重現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2離心運動在北京時間8 月11 日凌晨結束的2012 年倫敦奧運會女子鏈球決賽中，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)兩屆奧運會獲得銅牌，成為中國第一位連續(xù)兩屆奧運會獲得獎牌的田徑運動員如圖5710 所示為鏈球運動員張文秀投擲鏈球時的情景圖 5710討論：(1)運動員未松手前鏈球做_運動(2)運動員松手后鏈球做_運動圓周1離心現象：做圓周運動的物體，在所受合力突然消失或不足以提供做圓周運動所需的向心力時，就會做逐漸遠離圓心的運動，這種現象稱為離心現象離心2理解離心運動的條件：(1)向心力的作用效果是改變物體的運動方向，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動，其軌跡為圓周和切線之間的某一條曲線3離心運動的受力特點：物體做離心運動并不是受到“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離心運動軌跡的理解：分析物體是做圓周運動、離心運動還是向心運動，要看外界提供的向心力與物體做圓周運動所需的向心力的關系(如圖 5711 所示)圖 5711(1)當 Fm2r 時，物體做勻速圓周運動；(2)當 F0 時，物體沿切線方向飛出；(3)當 Fm2r 時，物體逐漸遠離圓心；(4)當 Fm2r 時，物體逐漸靠近圓心5離心現象的應用和防止：(1)利用：在實際生活中，利用離

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

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