高中物理第五章第七節(jié)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)課件新人教版必修2-資料下載頁
2024-11-17 12:54本頁面
【導(dǎo)讀】第七節(jié)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)。問題一火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，車速為什么有限制？火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，如果在轉(zhuǎn)彎處使外軌略高于內(nèi)軌，火車轉(zhuǎn)彎時(shí)鐵。的方向不再是豎直的，而是斜向彎道的內(nèi)側(cè)，就減輕了輪緣與外軌的擠壓．在修筑鐵路時(shí)，要根據(jù)轉(zhuǎn)彎處軌道的。半徑和規(guī)定的行駛速度，適當(dāng)選擇內(nèi)外軌的高度差，使轉(zhuǎn)彎時(shí)所需。的向心力幾乎完全由重力G和支持力F. ，由上頁圖所示力的合成得向心力。為F合＝mgtanθ≈mgsinθ＝mg. 由牛頓第二定律得：F合＝m. 由于鐵軌建成后，h、L、R各量是確定的，故火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的車。速應(yīng)是一個(gè)定值．。時(shí)，火車對(duì)內(nèi)外軌均無側(cè)向壓力．。同理，高速公路、賽車的彎道處也是外高內(nèi)低，使重力和支持。力的合力提供車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)所需要的向心力，減小由于轉(zhuǎn)彎產(chǎn)生的摩。擦力對(duì)車輪的損壞．。C．外軌比內(nèi)軌略高，這樣使列車順利轉(zhuǎn)彎，減少輪與鐵軌間。D．以上說法都不對(duì)。故汽車是否受拱橋頂作用力的臨界條件為：v. kg的汽車以不變的速率。橋面承受的壓力不得超過3.0×10
【正文】 位置 ， 合外力的方向不同 ， 導(dǎo)致壓力大小不同 ， 車在凸形橋頂部時(shí)對(duì)橋面的壓力最?。? ? 變式應(yīng)用 2 ． 一輛質(zhì)量為 8 0 0 kg 的汽車在圓弧半徑為 5 0 m 的拱橋 上行駛，g 取 1 0 m / s2. (1 ) 若汽車到達(dá)橋頂時(shí)速度為 v1＝ 5 m / s ， 汽車對(duì)橋面的壓力是多大？ (2 ) 汽車以多大速度經(jīng)過橋頂時(shí) ， 恰好對(duì)橋面沒有壓力而騰空？ (3 ) 汽車對(duì)橋面的壓力過小是不安全的 ， 因此汽車過橋時(shí)的速度不能 過大．對(duì)于同樣的車速 ， 拱橋圓弧的半徑大些比較安全 ， 還是小些比較安全？ (4 ) 如果拱橋的半徑增大到與地球半徑一樣大 ， 汽車要在橋面上騰空 ， 速度至少為多大 ( 已知地球半徑為 6 4 0 0 km )? 解析： 如 圖所示 ，汽車到達(dá)橋頂時(shí)，受到重力 G 和橋面對(duì)它的支持力 FN的作用． (1 ) 汽車對(duì)橋面的壓力大小等于橋面對(duì)汽車的支持力 FN.汽車過橋時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng) ， 重力和支持力的合力提供向心力 ， 根據(jù)牛頓第二定律有 mg － FN＝ mv21R， 所以 FN＝ mg － mv21R＝ 7 600 N ， 故汽車對(duì)橋面的壓力為 7 6 0 0 N . (2 ) 汽車經(jīng)過橋頂時(shí)恰好對(duì)橋面沒有壓力而騰空 ， 則 FN＝ 0 ， 即汽車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力完全由其重力 來提供 ，所以有 mg ＝ mv2R， 解得 v ＝ gR ＝ 2 2 .4 m / s . (3 ) 由第 (2 ) 問可知 ， 當(dāng) FN＝ 0 時(shí) ， 汽車會(huì)發(fā)生類似平拋的運(yùn)動(dòng) ， 這是不安全的 ， 所以對(duì)于同樣的車速 ， 拱橋圓弧的半徑大些比較安全． (4 ) 由第 (2 ) 問可知 ， 若拱橋的半徑增大到與地球半徑一樣大 ， 汽車要在橋面上騰空 ， 速度至少為 v ′ ＝ gR ′ ＝ 10 6 .4 106 m / s ＝ 8 0 0 0 m / s . 答案 ： (1 )7 6 0 0 N ( 2 )2 2 . 4 m / s ( 3 ) 半徑大些比較安全 ( 4 ) 8 000 m / s
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