20xx粵教版高中物理必修2第二章第二節(jié)向心力-文庫吧資料
2024-12-17 13:31本頁面
【正文】 橋頂?shù)乃俣葹?10 m/s時(shí)對(duì)橋的壓力有多大？ (2)汽車以多大的速度經(jīng)過橋頂時(shí)恰好對(duì)橋沒有壓力作用而騰空？ (3)設(shè)想拱橋的半徑增大到與地球半徑一樣，那么汽車要在這樣的橋面上騰空，速度要多大？ (重力加速度 g取 10 m/s2，地球半徑 R取 106 m) 圖 2－ 2－ 8 解： (1)設(shè)汽車受到 的支持力為 FN，根據(jù)牛頓第二定律有 mg－ FN＝ mv21r 代入數(shù)據(jù)解得 FN＝ mg－ mv21r＝ 103 N 根據(jù)牛頓第三定律，可得汽車對(duì)橋的壓力 F′ N＝ FN＝ 103 N. (2)對(duì)橋沒有壓力，即 FN＝ FN′＝ 0時(shí)，根據(jù)牛頓第二定律有 mg＝ mv22r 代入數(shù)據(jù)解得 v2＝ gr＝ 10 5 m/s(或 m/s)． (3)當(dāng) r＝ R時(shí)，根據(jù) 牛頓第二定律有 mg＝ mv23R 代入數(shù)據(jù)解得 v3＝ gR＝ 8 103 m/s. 觸類旁通 3．在用高級(jí)瀝青鋪設(shè)的高速公路上，汽車的設(shè)計(jì)時(shí)速是 108 km/行駛時(shí)，它的輪胎與地面的最大靜摩擦力等于車重的 ．如果汽車在這種高速路的水平彎道上拐彎，假設(shè)彎道的路面是水平的，其彎道的最小半徑是多少？如果高速路上設(shè)計(jì)了圓弧拱橋做立交橋，要使汽車能夠安全通過圓弧拱橋，這個(gè)圓弧拱橋的半徑至少是多少？ (取g＝ 10 m/s2) 解： (1)v＝ 108 km/h＝ 30 m/s 由靜摩擦力提供向心力得 f＝ μ N＝ μ mg＝ mv2R 解得 R＝ v2μ g＝302 10 m＝ 150 m 即彎道的最小半徑為 150 m. (2)當(dāng)僅由重力提供向心力時(shí) mg＝ m v2R′ 解得 R′＝ v2g＝30210 m＝ 90 m 即這個(gè)圓弧拱橋的半徑至少是 90 m. 方法技巧 \易錯(cuò)易混 \實(shí)驗(yàn)透視 方法技巧 解決圓周運(yùn)動(dòng)問題的主要步驟： (1)審清題 意，確定研究對(duì)象； (2)分析物體的運(yùn)動(dòng)情況，即物體的線速度、角速度、周期、軌道平面、圓心、半徑等． (3)分析物體的受力情況，畫出受力示意圖，確定向心力的來源； (4)據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律及向心力公式列方程； (5)求解、討論． 【例 4】高速公路轉(zhuǎn)彎處，其彎道半徑 R為 100 m，若路面向著圓心處是傾斜的，要求汽車在該處轉(zhuǎn)彎時(shí)沿傾斜路面沒有上、下滑動(dòng)的趨勢(shì)，在車速 v＝ 15 m/s的情況下，路面的傾角應(yīng)多大？ (g取 10 N/kg) 解：由于汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)沿傾斜路面沒有上、下滑動(dòng)的趨勢(shì)．所以路面的支持力和重力的合力提供 向心力，受力分析如答圖 2－ 2－ 2所示， 答圖 2－ 2－ 2 由牛頓第二定律： mgtan θ ＝ mv2R 即 tan θ ＝ v2gR 將 R＝ 100 m， v＝ 15 m/s， g＝ 10 m/s2代入，求得 θ ＝ 13176。 重點(diǎn)歸納 向心力的來源： 向心力可以是某一個(gè)力（重力、彈力、摩擦力）或幾個(gè)力的合力，也可以是某個(gè)力的分力。 2.(1)外軌作用在火車輪緣上的力 F； (2)重力與支持力的合力。 知識(shí)點(diǎn) 3： 生活中的向心力 新知探究 探究 1： 汽車轉(zhuǎn)彎 圖 2－ 2－ 5 (1)汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎 :向心力的來源是 (2)汽車在傾斜路面上轉(zhuǎn)彎 :向心力 的來源是 探究 2： 火車轉(zhuǎn)彎 (1)火車在水平軌道上轉(zhuǎn)彎： 向心力的來源是 (2)火車在傾斜軌道上轉(zhuǎn)彎： 向心力 的來源 是 圖 2－ 2－ 6 探究 3： 汽車過弧形橋 圖 2－ 2－ 7 汽車通過橋的最高點(diǎn)時(shí)， 向心力 的來源 是 。對(duì)于 v=ω r,當(dāng) v一定時(shí)，ω與 r成反比，ω一定時(shí)， v與 r成正比。Lsin 37176。＝ mω 2(Lsin 37176。＝ )求： (1)繩子的拉力大?。? (2)該裝置轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度． 圖 2－ 2－ 3 解： (1)對(duì)球受力分析如答圖 2－ 2－ 1所示，則 答圖 2－ 2－ 1 F 拉 ＝ mgcos 37176。時(shí)， (g＝ m/s2，sin 37176。 (3)在小球質(zhì)量 m和旋轉(zhuǎn)半徑 r不變的條件下，角速度ω越大，手的拉力 ； (4在小球質(zhì)量 m和角速度ω不變的條件下，旋轉(zhuǎn) 半徑 r越大，手的拉力 ； (5)在旋轉(zhuǎn)半徑 r和角速度ω不變的條件下，小球質(zhì)量 m越大，手的拉力 ； 圖 2－ 2－ 1 答案： (1)受到繩的拉力； (2)球沿切線飛出去； (3)越大； (4)越大； (5)越大。 3．（單選）關(guān)于向心力的說法中正確的是（ ） A．物體由于做圓周運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生向心力 B．向心力不改變圓周運(yùn)動(dòng)物體的速度的大小 C．做勻速圓 周運(yùn)動(dòng)的物體其向心力是不變的 D．做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受到的合外力一定是向心力 4． （單選） 關(guān)于向心加速度的意義，下列說法正確的是 ( ) A．它描述的是線
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