2.3 生活中的圆周运动-【导与练】2022-2023学年新教材高中物理必修第二册同步全程学习课件PPT（粤教版2019）

导马苏 第三节 生活中的圆周运动 [素养目标] 1.会分析汽车通过公路弯道和火车通过铁路弯道的受力情况： 2.会分析汽车通过拱形和凹形路面时的受力情况. 3.会利用牛顿第二定律解决生活中比较简单的圆周运动问题， 分类研析 突破要点，提升关键 类型一公路弯道 1.向心力来源 汽车在水平公路上转弯时相当于在做圆周运动，此时向心力由车轮与路面间的静摩擦力 f来提供，即fF=,解得v=一. 2.安全分析 回m 从上式可知，急转弯处半径较小，雨天路滑使最大静摩擦力fx减小，汽车质量 m过大，这三种情况都需要在转弯时限制速度的大小，否则汽车很容易向弯道 外侧打滑，引发交通事故 3.汽车在倾斜路面上转弯时的向心力分析 汽车在内低外高的倾斜路面转弯时，向弯道内侧倾斜，重力mg和地面支持力F的合力 F指向弯道内侧.设弯道倾角为0，若此时合力F恰好可以提供汽车转弯所需向心力， 根据牛顿第二定律，可得-=mgtan0=2,解得汽车转弯速度的大小v= ,若 v〉 ,则静摩擦力沿倾斜路面由外侧指向内侧；若v< ,厕静功沿 倾斜路面由内侧指向外侧. 3 grtan的 回grtan0 [例1]某一公路转弯处，路面水平，并可看成是半径R=50m的一段圆弧，该处柏 油路面与车轮的最大静摩擦力等于车重的k倍，k=0.8，g取10m/s^2，则汽车安全 通过该转弯处的最大速度是多少? 解析：汽车做匀速圆周运动，由静摩擦力提供向心力，汽车安全通过的速度最大时 静摩擦力达到最大，有kmg-m， R～m/s=20m/s。 答案：20mkaRξ08×10×50 mmmmammammmmmammmmmmmm___ 。规律方法 汽车转弯问题实际是水平面内的匀速圆周运动问题，解决此类问题的关键是 分析清楚向心力的来源，然后利用合力提供向心力求解 [对点训练1](2021·广东佛山统考)在高速公路的拐弯处，通常路面都是外高内低.如图 所示，在某路段汽车向左转弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些.汽车的运动可看作 是做半径为R的在水平面内的圆周运动.设内、外路面高度差为，路基的水平宽度为d,路 面的宽度为L.己知重力加速度为g.要使车轮与路面之间的横向摩擦力（即垂直于前进方 向)等于零，则汽车转弯时的车速应等于( B A. B C. D. gRh gRh gR gRd Lu ☑ehe2au4ue2hunuaaoa4su 解析：设路面的倾角为0，作出汽车的受力图，如图根据圆周运动规律得mgtan日=m2? 1 R 又由数学知识得到tan日三，联立解得v=一，B正确，A、C、D错误， h gRh d 回d mg 类型二铁路弯道 1.弯道的特点 铁路弯道处，外轨高于内轨，若火车按规定的速度行驶，转弯所需的向心力完全由重力 和支持力的合力提供，即mgtan0=m2,如图所示，则vo= ,其中R为弯道半径， 20 0为轨道平面与水平面间的夹角， R gRtane mg 2.速度与轨道压力的关系 (1)当火车行驶速度v等于规定速度vo时，所需向心力仅由重力和支持力的合力 提供，此时内、外轨道对火车无挤压作用 (2)当火车行驶速度v>vo时，外轨道对轮缘有侧压力. (3)当火车行驶速度v<vo时，内轨道对轮缘有侧压力.