6.4 生活中的圆周运动 课件 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

6.4 生活中的圆周运动 一、铁路的弯道 1.车轮的构造： 轮缘 外轨对轮缘的弹力提供向心力，易损坏铁轨。 N G FN 2.内外轨等高： 外轨 内轨 一、铁路的弯道 3.外轨高于内轨： 向心力由重力G和支持力N的合力提供。 G N F 时，对内外轨均无挤压。 当 当 时，车轮挤压外轨。 当 时，车轮挤压内轨。 生活中的类似问题： F压＝FN＝mg 水平桥 拱形桥 凹形桥 二、过桥问题 汽车通过拱形桥最高点时，对桥面的压力大小？ 汽车通过凹形桥最高点时，对桥面的压力大小？ 汽车质量为m，通过桥最高点速度为v，桥半径为R，则在最高点汽车对桥的压力为多少？ mg FN FN＜mg ，失重状态 若汽车通过拱桥的速度增大，会出现什么情况？ 过桥问题——拱形桥 解： 由牛顿第三定律得 v2 R mg＝m mg FN 当FN =0 时，出现飞车现象，汽车做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态。 v＝ gR v2 R FN ＝mg－m 过桥问题——拱形桥 汽车质量为m，通过桥最低点速度为v，桥半径为R，则在最低点汽车对桥的压力为多少？ 解：F合＝FN－mg v2 R ∴ FN ＝mg + m 由牛顿第三定律得 v2 R F压＝mg + m v2 R ∴ FN－mg＝m FN ＞mg 超重状态 FN mg Fn= m v2 R 过桥问题——凹形桥 地球其实是一个大拱桥。 v2 R FN ＝mg－m 当速度增大到一定值的时候，支持力等于0。 v2 R mg＝m v＝ gR 三、离心运动 1.定义：做圆周运动的物体，某一时刻向心力突然消失或合外力不足以提供向心力，则物体会做远离圆心的运动。 2.合外力与向心力： F=man时，物体做匀速圆周运动； Fman时，物体做离心运动； Fman时，物体做近心运动； 某同学用长0.8 m的细绳一端系住一个碗，碗内盛水，碗和水的总质量为0.5 kg.该同学抓住细绳另一端甩动细绳，使碗和水在竖直面内旋转．(g取10 m/s2) (1)为了不让水从碗内洒出来，碗到最高点时的速度至少是多少？ (2)由于绳子能够承受的最大拉力为15 N，碗到最低点的速度最大不能超过多少？ 解：（1） （2） 如图所示，质量m＝1 kg的小球用细线拴住，线长L＝1 m，细线所受拉力达到F＝19 N时就会被拉断．当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时，细线恰好被拉断．若此时小球距水平地面的高度h＝5 m，重力加速度g取10 m/s2，求小球落地处与地面上P点的距离。 (多选)长度为L的轻杆一端固定在O点，另一端连接一小球．现使小球和轻杆在竖直平面内绕杆的固定端O转动，如图甲所示．小球做圆周运动过最高点时，杆与小球间的弹力大小用F表示，速度大小用v表示，当小球以不同速度经过最高点时，其图像如图乙所示，则(　　) A．小球的质量为B．当地的重力加速度大小为C．当v2＝c时，杆对小球弹力方向向上D．当v2＝2b时，小球受到的弹力与重 力大小相等 甲 乙 AD 有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿光滑圆形表演台的侧壁高速行驶，在水平面内做匀速圆周运动．图中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h.如果增大高度h，则下列关于摩托车的说法正确的是(　　) A．对侧壁的压力FN增大 B．做圆周运动的周期T不变 C．做圆周运动的向心力F增大 D．做圆周运动的线速度v增大 D 如图所示，半径为R、内径很小的光滑半圆细管竖直放置，两个质量均为m的小球A、B以不同的速率进入管内，若A球通过圆周最高点C时对管壁上部的压力为3mg(g为重力加速度)，B球通过最高点C时对管壁下部的压力为0.75mg，求A、B两球落地点间的距离．(不计一切阻力) 如图所示，在光滑的圆锥顶用长为L的轻质细线悬挂一可视为质点的质量为m的小球。圆锥体轴线AB沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角为θ=37º，若物体跟随圆锥体且绕轴线AB做水平面内的圆周运动，已知重力加速度为g。sinθ=0.6，cosθ=0.8，求： (1)当 时，求线对物体的拉力大小； (2)当 时，求线对物体的拉力大小。 解：（1） （2） $