第2章 第三节 生活中的圆周运动(课件)-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高一物理必修第二册（粤教版2019）

1.水平路面 (1)汽车运动情况:汽车在水平公路上转弯时,相当于做圆周运动。 (2)向心力由车轮与路面间的静摩擦力提供,f=F=m ,解得v= 。如图甲所示。 导师点睛    当汽车转弯时,存在一个安全通过的最大速度,如果超过了这个速度, 汽车将发生侧滑现象。 第三节　生活中的圆周运动 1 | 公路弯道 第二章　圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 2.倾斜路面 (1)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FN 的合力指向弯道内侧,如图乙所示。 (2)若此时合力F恰好提供汽车转弯所需向心力,根据牛顿第二定律,可得F=mg tan θ=m ,解得汽车转弯速度的大小v= 。 第二章　圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 1.火车车轮的特点 　　火车车轮有突出的轮缘,它在铁轨上可以起到限定方向的作用。 2.弯道的内外轨一样高 火车在水平轨道上转弯时,外侧车轮的轮缘挤压外轨,车轮受外轨的横向力作用, 使火车获得转弯时所需的向心力,如图所示。 2 | 铁路弯道 第二章　圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 (1)火车在外轨略高于内轨的弯道上转弯时,借助火车受到的支持力和重力的合 力提供部分向心力,减轻轮缘对轨道的挤压,如图所示。铁轨对火车的支持力不 是竖直向上的,而是斜向弯道内侧;火车转弯时向心力是水平的。   (2)若火车转弯时的向心力完全由重力mg和支持力FN的合力提供,满足mg tan θ=m  ,则有v0= (其中R为弯道半径,θ为轨道所在平面与水平面的夹角,v0为转 弯处的规定速度)。由于铁轨建成后,θ、R是确定的,故火车转弯时恰对轨道无侧 压力时的车速是一个定值,即规定速度。 3.弯道的外轨略高于内轨 第二章　圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 导师点睛    转弯速度对轨道侧压力的影响 (1)当火车转弯速度v=v0时,轮缘对内、外轨均无侧向压力。 (2)当火车转弯速度v>v0时,外轨对轮缘有向里的侧向压力。 (3)当火车转弯速度v<v0时,内轨对轮缘有向外的侧向压力。 第二章　圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 判断正误,正确的画“√”,错误的画“✕”。 1.汽车通过凹形路面的最低点时,车对路面的压力大于汽车的重力。( √ ) 2.汽车通过拱形桥最高点,速度较小时,对桥面的压力大于车重;速度较大时,对桥 面的压力小于车重。( ✕ ) 3.在铁路弯道处,通常要求外轨比内轨高,目的是减轻轮缘与内轨间的挤压。  ( ✕ ) 4.汽车驶过拱形桥最高点,速度很大时,对桥的压力可能等于零。( √ ) 5.汽车过拱形桥或凹形路面时,向心加速度的方向都是向上的。( ✕ ) 知识辨析 第二章　圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 1.过桥模型 竖直平面内的圆周运动模型 汽车过拱形桥 汽车过凹形路面 受力分析示意图     规定向心 力方向为 正方向 G-FN=m  FN=G-m  FN-G=m  FN=G+m  牛顿第 三定律 F压=FN =G-m  F压=FN= G+m  第二章　圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 讨论 v增大,F压减小;当v增大到 时, F压=0 v增大, F压增大 说明 (1)汽车在拱形桥最高点处,车对桥面的压力小于车的重力;汽车在 凹形路面最低点处,车对路面的压力大于车的重力; (2)汽车过拱形桥时,当0<v< 时,0<FN<mg;当v= 时,FN=0;当v>  时,汽车将脱离桥面,易发生危险 2.绳杆模型 (1)轻绳模型:在轨道最高点无支撑,如球与绳连接,沿内轨道运动的“过山车”等。 第二章　圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 ①受力示意图:弹力可能向下,也可能等于零。 ②讨论分析:物体能过最高点时,v≥ ,FN+mg=m ,当v> 时,绳、轨道对球产 生的弹力FN>0;当v= 时,FN=0; 物体不能过最高点时,v< ,在到达最高点前物体已经脱离了圆轨道,如图所示 ③v= 的意义:物体能否过最高点的临界速度 第二章　圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 (2)轻杆模型:在轨道最高点有支撑(如球与杆连接,小球在弯管内运动等)。 ①受力示意图:弹力可能向下,可能向上,也可能等于零。 ②讨论分析:当v=0时,FN=mg,FN为支持力,沿半径背离圆心; 当0<v< 时,-FN+mg=m ,FN沿半径背离圆心,随v的增大而减小; 当v= 时,FN=0; 当v> 时,FN+mg=m ,FN沿半径指向圆心,并随v的增大而增大。 ③v= 的意义:FN表现为拉力还是支持力的临界速度。 第二章　圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念  典例　如图甲所示,一长为l的轻绳【1】,一端穿在过O点的水平转轴上,另一端固 定一质量未知的小球,整个装置绕O点在竖直面内转动。小球通过最高点时【2】, 绳对小球的拉力F与其速度平方v2的关系【3】如图乙所示,重力加速度为g,下列判 断正确的是 (　    ) A.图像函数表达式为F=m +mg B.绳长不变,用质量较小的球做实验,图线中b点左移 C.绳长不变,用质量较小的球做实验,得到的图线斜率更大 D.重力加速度g=  第二章　圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 信息提取　【1】不计重力,只能提供沿绳方向的拉力,不能提供支持力。 【2】小球通过最高点时,轨迹圆心在正下方,向心力竖直向下;由于轻绳只能提供 拉力,则小球在竖直平面内做圆周运动时所需向心力不能小于重力。 【3】在最高点对小球进行受力分析,结合圆周运动规律得到F与v2的关系式。 思路点拨　在最高点,重力和拉力的合力提供小球做圆周运动的向心力,结合牛 顿第二定律【4】求出拉力的表达式;根据F与v2的关系式,结合图线的横轴截距以及 斜率【5】分析判断。  第二章　圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 解析    小球在最高点时,根据牛顿第二定律有F+mg=m (由【1】、【2】、 【3】和【4】得到),解得F=m -mg,选项A错误;当F=0时, 根据表达式有mg=m  (由【5】得到),结合图线解得g= ,选项D正确;由g= 可知b点的位置与小球的质 量无关,绳长不变,用质量较小的球做实验,图线b点的位置不变,选项B错误;根据F =m -mg知,F-v2图线的斜率k= ,绳长不变,用质量较小的球做实验,斜率更小,选 项C错误。 答案    D 第二章　圆周运动 第1讲　描述运动的基本概念 $$