20xx人教版高中物理必修二57生活中的圆周运动1

20xx人教版高中物理必修二57生活中的圆周运动1内容摘要：

如右图所示 ， 通过做实验来研究汽车通过桥的最高点时对桥的压力．在较大的平整木板上相隔一定的距离钉 4 个钉子 ，将三合板弯曲成拱桥形卡入钉内 ， 三合板上表面事先铺上一层牛仔布以增加摩擦 ， 这样玩具车就可以在桥面上跑起来了．把这套装置放在电子秤上 ， 关于玩具车在拱桥顶端时电子秤的示数下列说法正确的是 ( ) A ． 玩具车静止在拱桥顶端时的示数小一些 B ． 玩具车运动通过拱桥顶端时的示数小一些 C ． 玩具车运动通过拱桥顶端时处于超重状态 D ． 玩具车运动通过拱桥顶端时速度越大 ( 未 离开拱桥 ) ， 示数越小 解析： 电子秤的示数大小为装置所受的重力加上玩具车对装置的压力，玩具车的速度越大，对装置的压力越小，所以电子秤的示数越小． B 、 D 正确． 答案： BD 例 3 如图所示 ， 质量 m ＝ 104 k g 的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和拱形桥面 ， 两桥面的圆弧半径均为 20 m ．如果桥面承受的压力不得超过 3. 0 105 N ， 则： (1) 汽车允许的最大速度是多少。 (2) 若以所求速度行驶 ， 汽车对桥面的最小压力是多少。 ( g 取10 m /s2) 解析： (1) 汽车在凹形桥底部时，由牛顿第二定律得 FN－ mg ＝mv2r，代入数据解得 v ＝ 1 0 m /s. (2) 汽车在拱形 桥顶部时，由牛顿第二定律得 mg － F ′N＝m v2r，代入数据解得 F ′N＝ 105 N. 由牛顿第三定律知，汽车对桥面的最小压力等于 105 N. 答案： (1) 10 m /s (2)105 N 误区警示 分析汽车过桥这类问题时应把握以下两点 (1) 汽车在拱形桥上的运动是竖直面内的圆周运动． (2) 汽车在桥顶时受到重力和桥面的支持力作用，这两个力的合力提供向心力． [ 变式训练 ] 公 路在通过小型水库泄洪闸的下游时常常 要修建凹形桥 ， 也叫“ 过水路面 ” ． 现有一 “ 过水路面 ” 的圆弧半径为 50 m ， 一辆质量为 800 kg 的小汽车驶过 “ 过水路面 ” ． 如图所示 ， 当小汽车通过 “ 过水路面 ” 的最低点时速度为 5 m/ s. g 取 10 m /s2， 问此时汽车对路面的压力为多大。 解析： 汽车在 “ 过水路面 ” 的最低点时受力如图所示，由牛顿第二定律得 FN－ mg ＝m v2r. 解得 FN＝ mg ＋ mv2r＝8 00 10 ＋ 8 00 2550 N ＝ 8 400 N ．根据牛顿第三定律可知，汽车对路面的压力大小为 8 400 N ，方向竖直向下． 答案： 8 4 00 N 知识点三 离心运动 1 ． 离心运动的实质 离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象 ， 它的本质是物体惯性的表现．做圆周运动的物体 ， 总是有沿着圆周切线飞出去的趋向 ， 之所以没有飞出去 ， 是因为受到指向圆心的力． 2 ． 离心运动的条件 做圆周运动的物体 ， 提供向心力的外力突然消失或者外力不能提供足够大的向心力． 3 ． 离心运动、近心运动的判断 物体做圆周运动是 离心运动还是近心运动 ， 由实际提供的向心力 Fn与所需向心力mv2r或 mrω2的大小关系决定． (1) 若 Fn＝ m rω2或 Fn＝m v2r， 物体做匀速圆周运动 ， 即 “ 提供 ”满足 “ 需要 ” ． (2) 若 Fn mrω2。