20xx教科版高中物理必修二23圓周運動的實例分析(完整版)
【正文】 速行駛 ； 轉(zhuǎn)動的砂輪 、 飛輪的轉(zhuǎn) 速不能太高 ． [即學即用 ] 3． 下列關(guān)于勻速圓周運動的說法正確的是 ( ) A． 因為向心加速度大小不變 ， 故是勻變速運動 B． 由于向心加速度的方向變化 ， 故是變加速運動 C． 用線系著的物體在光滑水平面上做勻速圓周運動 ， 線斷后 ， 物體受到 “ 離心力 ” 作用而做背離圓心的運動 D． 向心力和離心力一定是一對作用力和反作用力 第 3 節(jié) 圓周運動的實例分析 課前準備區(qū) 1． 切線 垂直 方向 大小 2． 所需要的向心力 3． r?? ??2πT 2 4． mr?? ??2πT 2 課堂活動區(qū) 核心知識探究 一、 [問題情境 ] 1. 在最高點 ， 對汽車進行受力分析 ， 確定向心力的來源 ； 由牛頓第二定律列出方程求出汽車受到的支持力 ； 由牛頓第三定律求出橋面受到的壓力 N1′ ＝ N1＝ mg－ mv2R 可見 ， 汽車對橋的壓力 N1′ 小于汽車的重力 G， 并且 ， 壓力隨汽車速度的增大而減小 ． 2. 汽車在凹形橋的最低點時對橋的壓力大小為 N2′ ＝ N2＝ mg＋ mv2R ． [要點提煉 ] 2． 恰好為零 ① 重力 支持力 ② 大于 [即學即用 ] 1． (1)10 m/s (2)105 N 解析 (1)汽車在凹形橋底部時存在最大允許速度，由牛頓第二定律得： N－ mg＝ mv2r 代入數(shù)據(jù)解得 v＝ 10 m/s (2)汽車在凸形橋頂部時對橋面有最小壓力，由牛頓第二定律得： mg－ N′ ＝ mv2r ， 代入數(shù)據(jù)解得 N′ ＝ 105 N. 由牛頓第三定律知壓力等于 105 N. 三、 [問題情境 ] 火車的車輪上有凸出的輪緣 ， 實際上轉(zhuǎn)彎處的外軌比內(nèi)軌高 ， 使鐵軌對火車的支持力不再是豎直向上 ， 而是斜向上 ， 偏向火車轉(zhuǎn)彎的內(nèi)側(cè) ， 支持力和重力的合力可以提供向心力 ，可以減輕輪緣與外軌的擠壓 ． 最佳情況是向心力恰好由重力和支持力的合力提供 ， 內(nèi) 、 外軌均不受側(cè)向擠壓力 ． 設車軌間距為 d， 兩軌高度差為 h， 規(guī)定速度為 v0， 轉(zhuǎn)彎半徑為 r， θ為路基與水平面的夾角 ， 如圖所 示 ， 由牛頓第二定律得 F＝ mv20r ， 又 F＝ mgtan θ； θ很小時 ， tan θ＝ sin θ＝ hd， 故 v0＝ grhd ， 在此速度時 ， 內(nèi) 、 外軌均不受側(cè)向擠壓力 ． [要點提煉 ] 支持力和重力的合力 (1)均無側(cè)壓力 (2)外軌 (3)內(nèi)軌 [問題延伸 ] h＝ v20dgr ， 即彎道處內(nèi)外軌高度差 h 應該如何選擇 ， 不僅與半徑 r 有關(guān)
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