高一物理圆周运动的案例分析内容摘要:

. 4 . 汽车通过凹形桥面的最低点 受力分析如图 2 - 3 - 4 所示 . G 和 N 的合力提供汽车做圆周运动的向心力,由牛顿第二定律有 图 2 - 3 - 4 N - G = mv2R 桥面对汽车的支持力 N = G + mv2R 由牛顿第三定律得,汽车对桥面的压力 N ′ = N = G + mv2R. 即时应用 (即时突破 , 小试牛刀 ) 1. 乘坐游乐园的翻滚过山车 , 质量为 m的人随车在竖直平面内旋转时 , 下列说法中正确的是 ( ) A. 车在最高点时 , 车在轨道内侧 , 人处于倒坐状态 , 被保险带拉住 , 没有保险带 , 人就会掉下来 B. 人在最高点时对座位仍可能产生压力 , 但压力一定小于 mg C. 人在最低点时对座位的压力等于 mg D. 人在最低点时对座位的压力大于 mg 解析: 选 D. 人随车在竖直平面内旋转,当人与车运动到圆周最高点时,人与座位间压力恰好为零, v 临界 = gR ,所以翻滚过山车经过最高点的安全速度一定要比 gR 大,此时,座位对人有向下的压力,mg + N = m v2/ r ,所以 N = m v2/ r - mg ,那么人在最高点对座位的压力就可能大于、等于或小于重力,而在最低点,座位对人的支 持力一定向上,有 N -mg = m v2/ r ,所以 N = mg +m v2r, 故人在最低点时对座位的压力一定大于 mg . 二、车辆转弯问题的分析与计算 1 . 火车弯道的特点 图 2 - 3 - 5 在火车转弯处,外轨高于内轨,如图 2- 3- 5所示,转弯时所需的向心力由重力和弹力的合力提供.否则,转弯时所需向心力应由外轨对车轮的压力提供,而这样对车轨会造成损坏,车速大时,容易出事故. 2.弯道的行驶速度 设车轨间距为 L,两轨高度差为 h,转弯半径为 R,质量为 m的火车运行时应当有多大的速度。 由图 2 - 3 - 5 知,火车转弯的向心力 F 向 = mg t an θ 再根据向心力公式 F 向 = mv20R。
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