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课件网) 知识点1 汽车过拱形桥 必备知识 清单破 3 圆周运动的实例分析 4 圆周运动与人类文明(选学) 汽车过拱形桥 汽车过凹形路面 示意图 最高点 最低点 受力 分析 在最高点,重力和支持力的合 力提供向心力,mg-FN=m , 汽车处于失重状态 在最低点,重力和支持力的合 力提供向心力,FN-mg=m , 汽车处于超重状态 对桥 (路面) 的压力 F'N=mg-m ,对桥的压力小 于汽车的重力,汽车速度越 大,对桥的压力越小 F'N=mg+m ,对路面的压力 大于汽车的重力,汽车速度越 大,对路面的压力越大 速度v 的讨论 0≤v< 时,0
时,汽车将飞离桥面, 易发生危险 v越大,路面对车的支持力越 大,易挤爆车胎,故汽车在最 低点时速度也不能太大 知识点2———旋转秋千”———圆锥摆 1.物理模型:细线下面悬挂一个钢球,使钢球在某个水平面内做匀速圆周运动,悬线旋转形成 一个圆锥面,这种装置叫圆锥摆。 2.向心力来源:由重力和悬线拉力的合力提供(如图)。 由F合=mg tan α=mω2r,r=l sin α得 ω= ,所以cos α= 则周期T= =2π 。 3.结论:悬线与中心轴的夹角α跟“旋转秋千”的角速度和悬线长度有关,与小球的质量无 关。在悬线长度一定的情况下,角速度越大则悬线与中心轴的夹角也越大(小于90°)。 知识点3 火车转弯 1.运动特点 火车转弯时做圆周运动,具有向心加速度。由于火车的质量很大,所以需要很大的向心力。 2.向心力的来源分析 (1)如果铁路弯道的内外轨一样高,火车转弯时,外轨对外侧车轮的轮缘的弹力是火车转弯所 需向心力的主要来源,这样铁轨和车轮极易受损。 (2)如果在弯道处使外轨略高于内轨,火车以规定的行驶速度v0转弯时,所需的向心力几乎完 全由重力和铁轨对火车的支持力的合力提供,即F合=mg tan θ=m ,其中r为弯道半径,θ为轨道 所在平面与水平面的夹角。 3.规定速度 转弯时的速度v0= ,θ较小时,tan θ≈sin θ,而sin θ= ,故v0= ,其中h是两轨道的高度 差,L是两轨道间的距离,且L是一个定值。 4.轨道侧向压力分析 (1)当火车转弯速度v=v0时,所需的向心力由重力和支持力的合力提供,此时轮缘对内、外轨 均无侧向压力。 (2)当火车转弯速度v>v0时,所需向心力大于重力和支持力的合力沿水平方向的分力,外轨对 轮缘有向里的侧向压力。 (3)当火车转弯速度vmω2r或F合>m ,即“提供”大于“需要”,物体做半径逐渐减小的近心运动; (4)若F合=0,物体沿切线方向飞出。 3.离心机械:利用离心运动的机械叫作离心机械。常见的离心机械有洗衣机的脱水筒、离心 机。 导师点睛 物体做离心运动并不是物体受到离心力的作用,而是由于合外力不能提供足够的 向心力。所谓“离心力”也是由效果命名的,实际并不存在。 知识辨析 1.火车转弯时的向心力是车轨与车轮间的挤压提供的吗 2.汽车在拱形桥上行驶,对桥面的压力与车重有什么样的大小关系 3.做圆周运动的物体所受合外力突然消失,物体将沿圆周的半径方向飞出吗 4.洗衣机脱水筒的脱水原理是什么 一语破的 1.不是。在铁路弯道处,通常外轨比内轨高,目的是减轻轮缘与外轨间的挤压。火车以 ... ... 