河南省安阳县第二高级中学2014年高考物理复习 生活中的圆周运动学案.docVIP

河南省安阳县第二高级中学2014年高考物理复习 生活中的圆周运动学案 【学习目标】 1.知道火车转弯时向心力的来源；知道铁轨弯道处内外轨存在高度差的原因； 2.知道汽车过拱形桥顶和凹形桥底时向心力的来源； 3.会对汽车过拱形桥顶和凹形桥底时对地面压力进行定量计算； 【重点难点】 1.火车转弯时运动轨迹圆心的确定； 2.应用牛顿第二定律对汽车过桥时压力进行定量计算； 【课堂互动】 一.火车转弯问题 观察下面图片，指出图片中铁轨转弯处和高速公路转弯处路面有什么特点？ 例题1：一辆火车机车，质量为500吨，机车以144 Km/h的速度:驶过一段水平弯道（内外轨道一样高），弯道可以看成圆弧形，圆弧的半径100m，试回答下列问题：（不计摩擦力） （1）机车在水平弯道上行驶时的向心力由什么力提供？ （2）车轮轮缘对外侧铁轨的侧向压力为多少？ 通过以上计算，火车如果在水平弯道（内外轨道一样高）上转弯时，会对外侧轨道产生巨大的侧向推力，这样会加速铁轨的磨损和老化，对于行车安全存在极大隐患。请同学们思考，要减小这个侧向推力，可以采取那些可行的措施？ 1.解决办法： 实际情况中，在铁轨弯道处可以使外侧轨道略高于内测轨道，由火车自身的 和铁轨对火车的 的合力提供转弯所需的向心力。 2.内外轨高度差的计算 设列车两轮间的距离为L，转弯处圆弧形轨道半径为R。若施工时设计外侧轨道比内侧轨道高h(hL)，则要保证列车在经过弯道时对内、外侧轨道均没有侧向压力，列车行驶的速度应为多少？（提示：当θ较小时，) 二.汽车过桥问题 1.拱形桥是常见的一种桥梁，我们知道车辆在水平路面上行驶时，车对地面的压力等于自身的重力，那么当车辆经过拱桥顶端时，对桥面的压力是否等于自身的重力呢？根据所学的知识，通过计算说明； 从超重和失重的角度来看，当车辆经过拱桥顶端时，具有 （填“向上”或“向下”）的加速度，车辆处于 （“超重”或“失重”）状态，对地面的压力 （“大于”或“小于”）自身的重力。 2.思考讨论：通过以上计算结果表明：当车辆经过桥顶的速度增大时，车辆对桥面的压力如何变化？若车速过大，会对行车安全造成哪些不利影响？若速度超过一定值，会出现什么现象？ 例题2：荡秋千是儿童最喜爱的运动。如图，秋千绳的长度为3m，小孩的质量为20Kg，秋千板的质量为5Kg，当小孩运动到最低点时的速度为5m/s，求： （1）秋千绳的拉力大小？（2）小孩对秋千板的压力大小？ 【课后练习】 1. 一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示，由于轮胎太旧，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段应是（ ） A．a处 B．b处 C．c处 D．d处 2. 在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了（ ） A．减轻火车轮子挤压外轨。 B．减轻火车轮子挤压内轨 C．使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需向心力 D．限制火车向外脱轨 3. 在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低，即当车向右拐弯时，司机左侧的路面比右侧的要高一些，路面与水平面间的夹角为θ，设拐弯路段是半径为R的圆弧，要使车速为v时车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等于零，θ应(　　) A．θ = B．tanθ C．θ = D．cotθ = 4. 一汽车通过拱形桥顶点时速度为10 m/s，车对桥顶的压力为车重的，如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力，车速至少为（ ） A．15 m/s B．20 m/s C．25 m/s D．30 m/s 5. 汽车在水平地面上转弯时，地面的摩擦力达到最大，当汽车速率增为原来的2倍时，则汽车拐弯的半径必须A．减为原来的1/2倍 B．减为原来的1/4倍 C增为原来的2倍 D．增为原来的4倍8.如图为飞行表演中飞机做俯冲拉起动作。飞机做俯冲拉起动作时的运动轨迹可看作是圆周的一部分，轨迹半径约为500m，经过最低点时飞机的速度约为200m/s，飞行员的质量为70Kg，则在飞机俯冲到最低点时，飞行员对座椅的压力为多大？若飞行员能承受的压力极限为自身重力的10倍，则做这个动作时飞机的速度最大不能超过多少？（g=10m/s2） 5 （第1题）