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课件网) 4 生活中的圆周运动 必备知识 清单破 知识点 1 知识点 1 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v
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 航天器绕地球做匀速圆周运动。 1.对于航天器,地球引力提供向心力,满足的关系为mg=m ,航天器的速度v= 。 2.对于航天员,可能受到飞船座舱对他的支持力FN,由地球引力和座舱支持力的合力提供向心 力,满足关系mg-FN=m ,由此可以解出,当v= 时,座舱对航天员的支持力FN=0,航天员处于 完全失重状态。 知识点 1 知识点 3 航天器中的失重现象 1.定义 做圆周运动的物体,在向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力时,物体沿切线方向 飞出或逐渐远离圆心的运动叫作离心运动。 2.合力与向心力的关系对圆周运动的影响 F合表示对物体提供的指向圆心方向的合外力,mω2r或m 表示物体做圆周运动所需的向心 力。 知识点 1 知识点 4 离心运动 (1)若F合=mω2r或F合=m ,即“提供”满足“需要”,物体做匀速圆周运动; (2)若F合mω2r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.离心运动的应用和防止 (1)应用:离心干燥器、洗衣机的脱水筒、离心制管技术等。 (2)防止:汽车在公路转弯处必须限速行驶、转动的砂轮(或飞轮)的转速不能太高等。 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 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。火车以规定的 行驶速度转弯时,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。 2.对桥面的压力小于车重。汽车通过拱形桥最高点时,重力和支持力的合力提供向心力,且合 力向下指向圆心,所以汽车对桥面的压力小于其重力。 ... ... 