5.5 圆周运动的应用导学案-2021-2022学年高一下学期物理沪科版（2020）必修第二册

第五节 圆周运动的应用 知识梳理 一、气体分子速度大小的测定 1920年，史特恩应用圆周运动规律测定气体分子的速率。实验装置如图：A、B共轴圆筒形容器内部抽真空，内筒A半径为r，外筒B半径为R，转轴镀银铂丝K通电加热使银蒸发成气体，一部分分子穿过与转轴平行的狭缝a后沿筒半径向外射出。 研究对象 运动状态 运动时间 等时性 气体分子速率 气体分子 圆筒 二、汽车转弯 汽车在水平路面转弯时，有向__________滑出的趋势，地面对车轮有指向__________的__________，这个力提供汽车转弯时所需的向心力。 三、火车转弯 在修建铁路转弯道时，通常使轨道平面与水平面保持一个倾角，让外轨__________内轨，这样，______________________________提供火车转弯时所需的向心力。 四、离心现象 1、做圆周运动的物体，如果受到的力____________________，物体就会远离圆心，这就是离心现象。 2、如果汽车转弯时的速率__________、或转弯半径__________、或雨天路面湿滑，静摩擦力不足以提供向心力，汽车将向外滑出发生事故。 课堂活动 典型例题1：质量为m＝60t的火车以v＝10m/s的速度匀速率通过一段半径r＝100m的圆形水平弯道。 （1）若两条轨道高度相同，求轮缘受到的压力大小； （2）要使轮缘不受侧向压力，应该如何设计轨道？ 典型例题2：一辆质量m＝2×103kg的汽车以v＝20m/s的速度驶过半径为r＝50m的圆环形水平车道，这辆汽车会不会发生侧滑？已知轮胎与路面间的最大静摩擦力Ff静大＝1.4×104N。 典型例题3：如图，圆盘可绕通过中心且垂直于盘面的竖直轴匀速转动，角速度为ω，质量为m的木块与转轴之间距离为r，木块与圆盘之间的最大静摩擦力为Ff静大。分析木块相对于圆盘不发生滑动需要满足的条件。 典型例题4：如图，半径为r的圆桶绕竖直中心轴匀速转动，角速度为ω，质量为m的物体靠在圆桶内壁与圆桶保持相对静止，它与圆桶的动摩擦因数为μ。分析物体相对于圆桶内壁不下滑需要满足的条件。 典型例题5：质量为800kg的汽车驶上圆弧半径r为50m的拱形桥，以多大速率经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力？ 典型例题6：如图，过山车模型的圆轨道半径r，不