高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动集体备课课件ppt

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向心力向心加速度当物体做匀速圆周运动时，
一、火车转弯二、汽车过拱形桥三、航天器中的失重现象*四、离心运动
问题：一台质量m = 60 t的机车，以v = 10 m/s的速度匀速通过一段半径R = 100 m的弯道。如果两条轨道的高度相同，轮缘受到的水平压力为多大？如果要使轮缘不受侧向压力，应该如何设计轨道？
分析：如果两轨的高度相同，火车转弯所需的向心力由外轨对轮缘的压力提供。在这样大的力的作用下，铁轨和车轮极易受损。问题：如何设计轨道，才能使轮缘不受侧向压力？
分析：重力与支持力的合力F充当向心力。
速度较大时，挤压外轨；速度较小时，挤压内轨。
问题：汽车过拱形桥时的运动也可以看作圆周运动。质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进，设桥面的圆弧半径为r，求汽车通过桥的最高点时对桥的压力大小。
分析：在最高点，重力与支持力的合力充当向心力。根据牛顿第三定律，汽车对桥的压力
在最高点，汽车对桥的压力
讨论：速度越大，压力越小。
分析：在凹形路面的最低点，重力与支持力的合力充当向心力。根据牛顿第三定律，汽车对桥的压力
分析：在最高点，重力和压力的合力充当向心力。解得
讨论：速度越小，压力越小。 当 时， 。 能通过最高点条件： 。
三、航天器中的失重现象
分析：重力与支持力的合力充当向心力。当 时， ，航天员处于完全失重状态。
问题：设汽车的质量为m，转弯时的车速为v，水平弯道的半径为R，车轮与地面间的动摩擦因数为μ。假定最大静摩擦力与滑动摩擦力相等。为了不让汽车做离心运动，转弯时的车速不能超过多少？
分析：由于静摩擦力 充当向心力，最大静摩擦力 静摩擦力不能超过最大静摩擦力解得
问题：质量为25 kg 的小孩坐在秋千上，小孩离系绳子的横梁2.5 m。秋千摆到最低点时，如果小孩运动速度的大小是5 m/s，他对秋千的压力是多大？g取10m/s2。
分析：重力和支持力的合力充当向心力。根据牛顿第三定律，小孩对秋千的压力