20xx人教版高中物理必修二57生活中的圓周運(yùn)動(dòng)1-wenkub
2022-11-27 22:20:31 本頁面
【正文】 兩橋面的圓弧半徑均為 20 m ．如果橋面承受的壓力不得超過 3. 0 105 N ， 則： (1) 汽車允許的最大速度是多少？ (2) 若以所求速度行駛 ， 汽車對(duì)橋面的最小壓力是多少？ ( g 取10 m /s2) 解析： (1) 汽車在凹形橋底部時(shí)，由牛頓第二定律得 FN－ mg ＝mv2r，代入數(shù)據(jù)解得 v ＝ 1 0 m /s. (2) 汽車在拱形 橋頂部時(shí)，由牛頓第二定律得 mg － F ′N＝m v2r，代入數(shù)據(jù)解得 F ′N＝ 105 N. 由牛頓第三定律知，汽車對(duì)橋面的最小壓力等于 105 N. 答案： (1) 10 m /s (2)105 N 誤區(qū)警示 分析汽車過橋這類問題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn) (1) 汽車在拱形橋上的運(yùn)動(dòng)是豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)． (2) 汽車在橋頂時(shí)受到重力和橋面的支持力作用，這兩個(gè)力的合力提供向心力． [ 變式訓(xùn)練 ] 公 路在通過小型水庫泄洪閘的下游時(shí)常常 要修建凹形橋 ， 也叫“ 過水路面 ” ． 現(xiàn)有一 “ 過水路面 ” 的圓弧半徑為 50 m ， 一輛質(zhì)量為 800 kg 的小汽車駛過 “ 過水路面 ” ． 如圖所示 ， 當(dāng)小汽車通過 “ 過水路面 ” 的最低點(diǎn)時(shí)速度為 5 m/ s. g 取 10 m /s2， 問此時(shí)汽車對(duì)路面的壓力為多大？ 解析： 汽車在 “ 過水路面 ” 的最低點(diǎn)時(shí)受力如圖所示，由牛頓第二定律得 FN－ mg ＝m v2r. 解得 FN＝ mg ＋ mv2r＝??????8 00 10 ＋ 8 00 2550 N ＝ 8 400 N ．根據(jù)牛頓第三定律可知，汽車對(duì)路面的壓力大小為 8 400 N ，方向豎直向下． 答案： 8 4 00 N 知識(shí)點(diǎn)三 離心運(yùn)動(dòng) 1 ． 離心運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì) 離心運(yùn)動(dòng)是物體逐漸遠(yuǎn)離圓心的一種物理現(xiàn)象 ， 它的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn)．做圓周運(yùn)動(dòng)的物體 ， 總是有沿著圓周切線飛出去的趨向 ， 之所以沒有飛出去 ， 是因?yàn)槭艿街赶驁A心的力． 2 ． 離心運(yùn)動(dòng)的條件 做圓周運(yùn)動(dòng)的物體 ， 提供向心力的外力突然消失或者外力不能提供足夠大的向心力． 3 ． 離心運(yùn)動(dòng)、近心運(yùn)動(dòng)的判斷 物體做圓周運(yùn)動(dòng)是 離心運(yùn)動(dòng)還是近心運(yùn)動(dòng) ， 由實(shí)際提供的向心力 Fn與所需向心力??????mv2r或 mrω2的大小關(guān)系決定． (1) 若 Fn＝ m rω2??????或 Fn＝m v2r， 物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng) ， 即 “ 提供 ”滿足 “ 需要 ” ． (2) 若 Fn mrω2??????或 Fnm v2r， 物體做半徑變小的近心運(yùn)動(dòng) ， 即 “ 提供過度 ” ， 也就是 “ 提供 ” 大于 “ 需要 ” ． (3) 若 Fn mrω2??????或 Fnm v2r， 則外力不足以將物體拉回到原軌道上 ， 物體做離心運(yùn)動(dòng) ， 即 “ 需要 ” 大于 “ 提供 ” 或 “ 提供不足 ” ． (4) 若 Fn＝ 0 ， 則物體做直線運(yùn)動(dòng)． 例 4 如圖所示 ， 當(dāng)外界提供的向心力 F ＝ m rω2時(shí) ， 小球恰好在Ⅲ 軌道上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)．下列關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)的說法中正確 的是( ) A ． 當(dāng)外界提供的向心力突然消失時(shí) ， 小球?qū)⒀?Ⅰ 軌道運(yùn)動(dòng) ，這種運(yùn)動(dòng)不叫離心運(yùn)動(dòng) B ． 當(dāng)外界提供的向心力 F mrω2時(shí) ， 小球?qū)⒀?Ⅱ 軌道做離心運(yùn)動(dòng)
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