第五节 圆周运动的应用（教学课件）物理沪科版必修第二册

第五章《曲线运动》 第五节《圆周运动的应用》 1920年，美国物理学家史特恩提出了一种应用圆周运动规律测定气体分子速率的方法。如图： 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 匀速直线运动 匀速转动 一、测定分子速率 问题1：在铁路弯道处，内、外轨道的高度一样吗？ 二、火车在轨道上转弯 问题2：火车在弯道处行驶时，速度有要求吗？ 车轮的构造 当火车在水平轨道上转弯时，向心力由哪些力来提供呢？ 由外轮缘和轨道之间的压力来提供向心力 会严重损耗车轮 1.水平轨道转弯 θ FN G O F合 θ 外轨略高于内轨 火车转弯所需的向心力的方向是在水平方向上而不是在与斜面平行的方向上。 2.外轨高于内轨道时转弯 6 6 当 v ＜ gR tanθ ： 当 v ＞ gR tanθ ： G FN θ 轮缘受到外轨向内的弹力 G FN θ F F 轮缘受到内轨向外的弹力 7 7 1.汽车在水平路面上转弯呢? O mg FN Ff Ff静 三、汽车转弯 汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。 O mg FN Ff 当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时: 由此可见: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。 改进措施: 1.增大转弯半径 2.增加路面的粗糙程度 3.最重要的一点:司机应该减速慢行 4.增加路面高度差——外高内低 处理方法与火车转弯相同 N Fn mg 2.汽车在外高内低的路面上转弯 1.定义：做圆周运动的物体，在其所受合外力突然消失，或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种现象叫作离心现象。 2.做离心运动的条件： 四、离心现象 离心运动的应用 离心抛掷 离心脱水 离心浇注 离心分离 离心运动的危害与防止 O F静 v 当 时，汽车做离心运动 Fmax＜m v2 r 课堂小结 当 F＝mω2r 时，物体做匀速圆周运动； 当 F＝0 时，物体沿切线方向飞出； 当 F＜mω2r 时，物体逐渐远离圆心； 当 F＞mω2r 时，物体逐渐靠近圆心。 生活中常见的应用，关键在于分析向心力由哪几个力提供，利用牛顿第二定律的思想结合向心力公式解决问题 “供”“需”是否平衡决定物体做何种运动 【例题1】一辆卡车在丘陵地匀速行驶，地形如图所示，由于轮胎太旧，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段应是( ) A. a处  B. b处   C. c处    D. d处 a b c d D 可能飞离路面的地段应是？ A、C 应用举例 【例题2】(多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带.如图，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为v0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势.则在该弯道处（ ） A.路面外侧高、内侧低 B.车速只要低于v0，车辆便会向内侧滑动 C.车速虽然高于v0，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动 D.当路面结冰时，与未结冰时相比，v0的值变小 AC 【例题3】一辆质量 m =2 t 的轿车，驶过半径 R = 90 m 的一段凸形桥面，g 取 10 m/s2，求: (1) 轿车以 10 m/s 的速度通过桥面最高点时，对桥面的压力是多大? (2) 在最高点对桥面的压力等于轿车重力的一半时，车的速度大小是多少? 【解析】 (1)最高点时，受力分析如图所示： 由牛顿第二定律得 得 FN≈1.78×104N 根据牛顿第三定律，轿车在桥的顶点时对桥面压力的大小为1.78×104N． (2)Fn′＝mg－FN＝0.5mg 由 得 v′≈21.2 m/s. 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.20.100 学科网版权所有 $