5.7 生活中的圆周运动（学案）-【成才之路】2020-2021学年高中新课程物理同步学习指导（人教版必修2）

现行旧教材·高中新课程学习指导 R 不断减小,根据其走过的弧长 s 与运动时间 t 成正比,由 v = s t 可知, 线速度大小不变,故 A 错误;根据 F向 = m v2 R ,可知 v 不变,R 减小时,F向 增大,故 B 正确;根据 ω = v R ,可知 v 不变,R 减小时,ω 增大,故 C 正确; 根据 F合 = ma 可知,质点质量不变,a 增大,F合 增大,故 D 错误。 课堂达标检测 1. D　 物体做圆周运动就需要向心力,向心力是由外界提供的,不是物体 本身产生的,故 A 错误;匀速圆周运动中合力提供向心力,变速圆周运 动中合力与向心力不一定相等,故 B 错误;向心力始终指向圆心,方向 时刻在改变,则向心力是变化的,故 C 错误;向心力的方向与速度方向 垂直,不改变速度的大小,只改变速度的方向,故 D 正确。 2. B　 自行车转弯所需的向心力由地面对车轮的静摩擦力提供,A 错 B 对;发生侧滑是因为该摩擦力小于所需的向心力,C、D 错。 3. (1)v1 = 2gd　 (2)v2 = 5 2 gd　 (3) T = 11 3 mg 解析:(1)设绳子断后球的飞行时间为 t,根据平抛运动规律,竖直方向 d 4 = 1 2 gt2 水平方向 d = v1 t　 得 v1 = 2gd (2)v1 = 2gd　 vy = 2gh = gd / 2由平抛运动的规律得 v2 = v 2 1 + v 2 2 = 5 2 gd (3)设绳子能够承受的最大拉力为 T,这也是球受到绳的最大拉力,球 做圆周运动的半径为 R = 3 4 d,根据圆周运动向心力公式 T - mg = m v21 R 得 T = 11 3 mg 第七节　 生活中的圆周运动 课前预习反馈 　 　 知识点 1:1. 圆周　 向心　 向心力　 2. (1)外轨对轮缘的弹力　 (2) 内侧　 支持力　 重力　 轨道的圆心 　 　 知识点 2:1. 圆周运动　 向心　 2. 重力　 支持力 3. (1)G - FN 　 G - mv2 R 　 小于　 (2)FN - G　 G + m v2 R 　 大于 　 　 知识点 3:1. mg - FN 　 2. m(g - v2 r )　 3. rg　 完全失重 　 　 知识点 4:1. 远离圆心　 2. 向心力　 3. 脱水筒　 无缝钢筒 判一判　 (1) × 　 (2) × 　 (3)√　 (4) × 　 (5) × 　 (6) × 选一选 　 　 D　 甲和丁所述的情况都是利用了离心现象,D 正确;乙所述的情 况,外轨会受到挤压,汽车无论是过凸形桥还是凹形桥都要减速行驶,A、 B、C 选项均错。 想一想 　 　 会　 零　 零　 感到全身都飘起来了 解析: 当 汽 车 速 度 达 到 v = gR 时 ( 代 数 计 算 可 得 v = 7. 9 × 103 m/ s),地面对车的支持力是零,这时汽车已经飞起来了,此时 驾驶员与座椅间无压力。 驾驶员、车都处于完全失重状态,驾驶员躯体 各部分之间没有压力,他会感到全身都飘起来了。 课内互动探究 　 　 思考讨论 1:提示:火车速度提高,容易挤压外轨,损坏外轨。 火车转 弯时的向心力由重力和支持力的合力提供,可适当增大转弯半径或者增 加内、外轨的高度差。 　 　 典例试做 1:火车在转弯时所需的向心力在“ 临界” 状况时由火车所 受的重力和轨道对火车的支持力的合力提供。 如图所示,图中 h 为内外 轨高度差,L 为轨距。 F = mgtanθ = m v 2 r ,tanθ = v 2 gr 由于轨道平面与水平面间的夹角一般很小,可 以近似地认为 tanθ≈sinθ = h L 　 　 代入上式得: h L = v 2 rg 所以内外轨的高度差为 h = v 2 L rg = 20 2 × 1. 435 300 × 9. 8 m = 0. 195 m。 讨论:(1)如果车速 v > 72 km/ h(20 m/ s),F 将小于需要的向心力, 所差的力仍需由外轨对轮缘的弹力来弥补。 这样就出现外侧车轮的轮 缘向外挤压外轨的现象。 (2)如果车速 v < 72 km/ h,F 将大于需要的向心力。 超出的力则由 内轨对内侧车轮缘的压力来平衡,这样就出现了内侧车轮的轮缘向外挤 压内轨的现象。 对点训练 1:BD　 铁道转弯处,轨道设计成外轨高于内轨,目的是让 重力和弹力的合力提供向心力,避免轨道对车轮产生侧向挤压力,以保 护内轨和外轨。 故 A、C 错,B、D 对。 思考讨论 2:提示:战车在 B 点时对路面的压力最大,在 A 点时对路 面压力最小。 　 　 典例试做 2:(1)10 3 m/ s　 (2)1. 0 × 105 N 解析:汽车在拱桥上运动时,对