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2019-2020年高一物理《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》導(dǎo)學(xué)案 復(fù)習(xí)：勻速圓周運(yùn)動(dòng)中，誰提供向心力？變速圓周運(yùn)動(dòng)中，誰提供向心力？怎樣找向心力？ 預(yù)習(xí)過程中，思考以下問題： 一、 火車轉(zhuǎn)彎問題 首先觀察火車輪緣和鐵軌的外形 1．火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：火車轉(zhuǎn)彎時(shí)做的是________運(yùn)動(dòng)，因而具有向心加速度，需要__________。若內(nèi)外軌等高，誰提供向心力？有何弊?。咳绾谓鉀Q？實(shí)際中火車轉(zhuǎn)彎時(shí)誰提供向心力？對車速有何要求？ θ θ G F合 FN 2．為了消除火車車輪對路軌的側(cè)向壓力，鐵路彎道處內(nèi)、外軌不在同一水平面上，即_______高、__________低。其高度差是根據(jù)轉(zhuǎn)彎處軌道的半徑和規(guī)定的行駛速度而設(shè)計(jì)的。 3．計(jì)算規(guī)定速度： 設(shè)火車質(zhì)量m、軌道平面傾角θ、軌道轉(zhuǎn)彎處半徑r、 規(guī)定的車速v， 則應(yīng)有 （寫出表達(dá)式） 4.在轉(zhuǎn)彎處：(1)若列車行駛的速率等于規(guī)定速度，則兩側(cè)軌道都不受車輪對它的側(cè)向壓力 (2)若列車行駛的速率大于規(guī)定速度，則___軌必受到車輪對它向___的壓力（填“內(nèi)”或“外”）. (3)若列車行駛的速率小于規(guī)定速度，則___軌必受到車輪對它向___的壓力（填“內(nèi)”或“外”）. 二、 拱形橋 1． 汽車在凸形橋的最高點(diǎn)時(shí)，誰提供向心力？請寫出對應(yīng)的表達(dá)式。 （設(shè)橋的半徑是r，汽車的質(zhì)量是m，車速為v，支持力為FN） ①支持力FN________重力G ②v越大，則壓力_________，當(dāng)v=________時(shí)，壓力=0。 2． 汽車在凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)，誰提供向心力？請寫出對應(yīng)的表達(dá)式。 設(shè)橋的半徑是r，汽車的質(zhì)量是m，車速為v，支持力為FN。 ①支持力FN________重力G ②v越大，則壓力_________。 三、航天器中的失重現(xiàn)象 復(fù)習(xí)：超重的條件是什么？失重的條件是什么？完全失重的條件又是什么？ 1．近地做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的航天器中，物體的向心力由誰提供？ （1）v= 時(shí)，航天員（或物體）對航天器無壓力，航天員處于___________狀態(tài)。 （2）任何關(guān)閉了發(fā)動(dòng)機(jī)又不受__________的飛行器，都是一個(gè)___________的環(huán)境。 2．把航天器失重的原因說成是它離地球太遠(yuǎn)，從而擺脫了地球引力，是 的。 四、離心運(yùn)動(dòng) (1）定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在合外力突然消失時(shí)，將會 ；如果合外力未消失，但合力不足以提供它做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力時(shí)，將會做逐漸__________圓心的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)叫離心運(yùn)動(dòng). （2）向心運(yùn)動(dòng)：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)其所受的沿徑向的合外力_______于物體所需的向心力時(shí)，物體會逐漸__________ 圓心. （3）離心現(xiàn)象的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn)。 （4）離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用例子有：洗衣機(jī)的脫水筒和利用離心現(xiàn)象制作棉花糖等等。 【問題思考】 結(jié)合生活實(shí)際，舉出物體做離心運(yùn)動(dòng)的例子。在這些例子中，離心運(yùn)動(dòng)是有益的還是有害的？你能說出這些例子中離心運(yùn)動(dòng)是怎樣發(fā)生的嗎？ 【例題解析】 例1、火車以某一速度v通過某彎道時(shí)，內(nèi)、外軌道均不受側(cè)壓力作用，下面分析正確的是（ ） A.軌道半徑R=v2/g B.若火車速度大于v時(shí)，外軌將受到側(cè)壓力作用，其方向平行軌道平面向外 C.若火車速度小于v時(shí)，外軌將受到側(cè)壓力作用，其方向平行軌道平面向內(nèi) D.當(dāng)火車質(zhì)量改變時(shí)，安全速率也將改變 例2、有一輛質(zhì)量為800kg的小汽車駛上圓弧半徑為50m的拱橋。（g取10m/s2） （1）汽車到達(dá)橋頂時(shí)速度為5m/s，汽車對橋的壓力是多大？ （2）汽車以多大速度經(jīng)過橋頂時(shí)便恰好對橋沒有壓力而騰空？ （3）汽車對地面的壓力過小是不安全的.因此從這個(gè)角度講，汽車過橋時(shí)的速度不能過大。對于同樣的車速，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Ｒ一樣，汽車要在地面上騰空，速度要多大？（已知地球半徑為6400km） 例3、飛行員的質(zhì)量為m，駕駛飛機(jī)在豎直平面內(nèi)以速度v做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，在其運(yùn)動(dòng)圓周的最高點(diǎn)和最低點(diǎn)，飛行員對座椅產(chǎn)生的壓力是（ ） A.在最低點(diǎn)比在最高點(diǎn)大2mv2/R B.相等 C.在最低點(diǎn)比在最高點(diǎn)大2mg D.最高點(diǎn)的壓力大些 【夯實(shí)基礎(chǔ)】 1、如圖6．8—7所示，汽車以一定的速度經(jīng)過一個(gè)圓弧形橋面的頂點(diǎn)時(shí)，關(guān)于汽車的受力及汽車對橋面的壓力情況，以下說法正確的是 ( ) A.在豎直方向汽車受到三個(gè)力：重力、橋面的支持力和向心力 B.在豎直方向汽車只受兩個(gè)力：重力和橋面的支持力 C.汽車對橋面的壓力小于汽車的重力 D．汽車對橋面的壓力大于汽車的重力 2、在高速公路的拐彎處，路面造得外高內(nèi)低，即當(dāng)車向右拐彎時(shí)，司機(jī)左側(cè)路面比右側(cè)的要高一些，路面與水平面間的夾角為θ，設(shè)拐彎路段是半徑為R的圓弧，要使車速為v時(shí)車輪與路面之間的橫向（即垂直于前進(jìn)方向）摩擦力等于零，θ應(yīng)滿足什么條件？ 3、汽車的速度是72km/h，過凸橋最高點(diǎn)時(shí)，對橋的壓力是車重的一半，則橋面的半徑為__________m，當(dāng)車速為__________m/s時(shí)，車對橋面最高點(diǎn)的壓力恰好為零.(g取10m/s2) 4、一細(xì)繩拴一質(zhì)量m＝100 g的小球，在豎直平面內(nèi)做半徑R=40 cm的圓周運(yùn)動(dòng)，取g＝10 m／s2，求：(1)小球恰能通過圓周最高點(diǎn)時(shí)的速度； (2)小球以v1=3．0 m／s的速度通過圓周最低點(diǎn)時(shí)，繩對小球的拉力； (3)小球以v2＝5．0m／s的速度通過圓周最低點(diǎn)時(shí)，繩對小球的拉力． 5、質(zhì)量為m=0.02 kg的小球，與長為l＝0.4 m的不計(jì)質(zhì)量的細(xì)桿一端連接，以桿的另一端為軸，在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)，速度分別為v1=0，v2=l m／s，v3＝2 m／s，v4=4 m／s時(shí)，桿分別對小球施加什么方向的力?大小如何? 【知能提升】 1、一質(zhì)量為m的小物塊沿半徑為R的圓弧軌道下滑，滑到最低點(diǎn)時(shí)的速度為v，若小物塊與軌道間的動(dòng)摩擦因數(shù)為μ，則當(dāng)小物塊滑到最低點(diǎn)時(shí)所受到的摩擦力為（ ） A.μmg B.μmv2/R C.μm(g+ v2/R) D.μm(g- v2/R) 2、細(xì)桿的一端與小球相連，可繞過另一端的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，先給小球一初速度，使它在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。a、b分別表示小球軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn),則桿對小球的作用力可能是：（ ） A．a(chǎn)處為拉力 b處為拉力 B. a 處為拉力 b處為推力 C. a 處為推力 b處為拉力 D．a(chǎn)處為推力 b處為拉力 3、如圖所示，細(xì)桿的一端與一小球相連，可繞過O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，細(xì)桿長0.5 m，小球質(zhì)量為3.0 kg.?，F(xiàn)給小球一初速度，使它做圓周運(yùn)動(dòng)，若小球通過軌道最低點(diǎn)a處的速度為va＝4 m/s，通過軌道最高點(diǎn)b處的速度為vb＝2 m/s，取g＝10 m/s2，則小球在最低點(diǎn)和最高點(diǎn)時(shí)對細(xì)桿作用力的情況是（ ） A.a處是拉力，豎直向上，大小為126 N B.a處是拉力，豎直向下，大小為126 N C.b處是拉力，豎直向上，大小為6 N D.b處是拉力，豎直向下，大小為6 N 4、如右下圖所示的圓錐擺運(yùn)動(dòng)，以下說法正確的是（ ） A.在繩長固定時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)角速度增為原來的2倍時(shí)，繩子的張力增大為原來的4倍 B.在繩長固定時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)速增為原來的4倍時(shí)，繩子的張力增大為原來的4倍 C.當(dāng)角速度一定時(shí)，繩子越短越易斷 D.當(dāng)線速度一定時(shí)，繩子越長越易斷 5、某人為了測定一個(gè)凹形橋的半徑，在乘汽車通過凹橋最低點(diǎn)時(shí)，他注意到車上的速度計(jì)示數(shù)為72 km/h，懸掛1 kg鉤碼的彈簧秤的示數(shù)為11.8 N，則橋的半徑為多大?（g取9.8 m/s2） 例題1、B 2、7600N 10√5 大些比較安全 8Km/s 3、C 【夯實(shí)基礎(chǔ)】1、BC 2、gtanθ=v2/R 3、80 20√2 4、2m/s 3.25N 7.25N 5、0.2N 向上 0.15N向上 0 0.6N向下 【知能提升】1、C 2、AB 3、B 4、A 5、200m