20xx人教版高中物理必修二57生活中的圓周運動1-文庫吧在線文庫
【正文】 如右圖所示 ， 通過做實驗來研究汽車通過橋的最高點時對橋的壓力．在較大的平整木板上相隔一定的距離釘 4 個釘子 ，將三合板彎曲成拱橋形卡入釘內(nèi) ， 三合板上表面事先鋪上一層牛仔布以增加摩擦 ， 這樣玩具車就可以在橋面上跑起來了．把這套裝置放在電子秤上 ， 關(guān)于玩具車在拱橋頂端時電子秤的示數(shù)下列說法正確的是 ( ) A ． 玩具車靜止在拱橋頂端時的示數(shù)小一些 B ． 玩具車運動通過拱橋頂端時的示數(shù)小一些 C ． 玩具車運動通過拱橋頂端時處于超重狀態(tài) D ． 玩具車運動通過拱橋頂端時速度越大 ( 未 離開拱橋 ) ， 示數(shù)越小 解析： 電子秤的示數(shù)大小為裝置所受的重力加上玩具車對裝置的壓力，玩具車的速度越大，對裝置的壓力越小，所以電子秤的示數(shù)越小． B 、 D 正確． 答案： BD 例 3 如圖所示 ， 質(zhì)量 m ＝ 104 k g 的汽車以不變的速率先后駛過凹形橋面和拱形橋面 ， 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，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，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應(yīng)把握以下兩點 (1) 汽車在拱形橋上的運動是豎直面內(nèi)的圓周運動． (2) 汽車在橋頂時受到重力和橋面的支持力作用，這兩個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 ” 的最低點時速度為 5 m/ s. g 取 10 m /s2， 問此時汽車對路面的壓力為多大？ 解析： 汽車在 “ 過水路面 ” 的最低點時受力如圖所示，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 知識點三 離心運動 1 ． 離心運動的實質(zhì) 離心運動是物體逐漸遠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)．做圓周運動的物體 ， 總是有沿著圓周切線飛出去的趨向 ， 之所以沒有飛出去 ， 是因為受到指向圓心的力． 2 ． 離心運動的條件 做圓周運動的物體 ， 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 ． 離心運動、近心運動的判斷 物體做圓周運動是 離心運動還是近心運動 ， 由實際提供的向心力 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， 物體做勻速圓周運動 ， 即 “ 提供 ”滿足 “ 需要 ” ． (2) 若 Fn mrω2
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