5.7
生活中的圆周运动
一、学习目标:
1、知道向心力由一个力或几个力的合力提供,会分析具体问题中的向心力来源。
2、能用匀速圆周运动规律分析、处理生产和生活中的实例。
3、理解离心运动。
二、问题与例题
问题1:说出火车转弯、汽车转弯、汽车过拱桥、轻杆模型和轻绳模型的运动特点?
问题2:说出火车转弯、汽车转弯、汽车过拱桥、轻杆模型和轻绳模型的向心力来源?
例题1:铁路在转弯处外轨略高于内轨的原因是(
)
①减轻轮缘对外轨的挤压
②减轻轮缘与内轨的挤压
③火车按规定的速度转弯,外轨就不受轮缘的挤压
④火车无论以多大速度转弯,内外轨都不受轮缘挤压
A.①③
B.①④
C.②③
D.②④
例题2:汽车在半径为r的水平弯道上转弯,如果汽车与地面的动摩擦因数为μ,那么不使汽车发生滑动的最大速率是(
)
A.
B.
C.
D.
例题3:当汽车驶向一凸形桥时,为使在通过桥顶时,减小汽车对桥的压力,司机应( ).
A.以尽可能小的速度通过桥顶
B.增大速度通过桥顶
C.以任何速度匀速通过桥顶
D.使通过桥顶的向心加速度尽可能小
例题4:用长L=0.6m的绳系着装有m=0.5kg水的小桶,在竖直平面内做圆周运动,成为水流星,问:(1)最高点水不流出的最小速度为了多大?(2)若过最高点时速度为3m/s,此时水对桶底的压力为多大
例题5:细杆的一端与小球相连,可绕过另一端的水平轴自由转动,先给小球一初速度,使它在竖直平面内做圆周运动。a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点,则杆对小球的作用力可能是:(
)
A.a处为拉力
b处为拉力
B.
a
处为拉力
b处为推力
C.
a
处为推力
b处为拉力
D.a处为推力
b处为拉力
问题3:离心运动的实质是什么?物体做离心运动的条件是什么?
例题6:下列事例中,利用了离心现象的是--------------------(
)
A、汽车转弯时要限速行驶;
B、在修筑铁路时,转弯处要有一定坡度,内轨要低于外轨;
C、转速很高的砂轮其半径不能做得很大;
D、浇铸钢管或水泥管时,让模子沿圆柱的中心轴线高速旋转,制成无缝隙管。
三、目标检测
1.在下面所介绍的各种情况中,哪种情况将出现超重现象?
荡秋千经过最低点的小孩
汽车过凸形桥
汽车过凹形桥
在绕地球作匀速圆周运动的飞船中的仪器
A
①②
B
①③
C
①④
D
③④
2.如图所示,汽车在一段丘陵地匀速率行驶,由于轮胎太旧而发生爆胎,则图中各点中最易发生爆胎的位置是在
A.a处
B.b处
C.c处
D.d处
3.洗衣机的甩干筒在转动时有一衣物附在筒壁上,则此时
①衣服受重力、筒壁的弹力和摩擦力
②衣服随筒壁做圆周运动的向心力是摩擦力
③筒壁的弹力随筒的转速的增大而增大
④筒壁对衣服的摩擦力随转速的增大而增大
以上说法正确的是( )
A.①②
B.①③
C.②④
D.③④
四、配餐作业
基础题(A组题)
1.汽车甲和汽车乙质量相等,以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动,甲车在乙车的外侧.两车沿半径方向受到的摩擦力分别为F甲和F乙.以下说法正确的是( )
A.F甲小于F乙
B.F甲等于F乙
C.F甲大于F乙
D.F甲和F乙大小均与汽车速率无关
2.一汽车通过拱形桥顶点时的速度为10
m/s,车对桥顶的压力为车重的,如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力,车速至少为( )
A.15
m/s
B.20
m/s
C.25
m/s
D.30
m/s
3.长度为L=0.50
m的轻质细杆OA,A端有一质量为m=3.0
kg的小球,如图所示,小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动,通过最高点时小球的速率是2.0
m/s,(g=10
m/s2)则此时细杆OA受到( )
A.6.0
N的拉力
B.6.0
N的压力
C.24
N的压力
D.24
N的拉力
巩固题(B组题)
1.火车转弯可以看做是做匀速圆周运动,火车速度提高易使外轨受损.为解决火车高速转弯时使外轨受损这一难题,你认为理论上可行的措施是( )
A.仅减小弯道半径
B.仅增大弯道半径
C.仅适当减小内外轨道的高度差
D.仅适当增加内外轨道的高度差
2如图所示,长为l的轻杆,一端固定一个小球,另一端固定在光滑的水平轴上,使小球在竖直面内做圆周运动,关于最高点的速度v,下列说法正确的是( )
A.v的极小值为
B.v由零逐渐增大,向心力也增大
C.当v由
逐渐增大时,杆对小球的弹力逐渐增大
D.当v由
逐渐减小时,杆对小球的弹力逐渐增大
3.如图所示,在光滑轨道上,小球滚下经过圆弧部分的最高点时,恰好不脱离轨道,此时小球受到的作用力是( )
A.重力、弹力和向心力
B.重力和弹力
C.重力和向心力
D.重力
提高题(C组题)
1.一同学骑自行车在水平公路上以5
m/s的恒定速率转弯,已知人和车的总质量m=80
kg,转弯的路径近似看成一段圆弧,圆弧半径R=20
m,求:
(1)人和车作为一个整体转弯时需要的向心力;
(2)若车胎和路面间的动摩擦因数μ=0.5,为安全转弯,车速不能超过多少?(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力,g取10
m/s2)
2.如图所示,半径为R,内径很小的光滑半圆管竖直放置,两个质量均为m的小球A、B以不同速率进入管内,A通过最高点C时,对管壁上部的压力为3mg,B通过最高点C时,对管壁下部的压力为0.75mg.求A、B两球落地点间的距离.