6.4生活中的圆周运动—2021-2022学年高中物理同步训练讲义（人教版2019必修第二册）（解析版）

3.0 envi 2024-12-31 4 4 742.14KB 13 页 3知币

侵权投诉

第六章圆周运动

6.4 生活中的圆周运动

【知识梳理】

一、火车转弯

1.如果铁道弯道的内外轨一样高，火车转弯时，由外轨对轮缘的弹力提供向心力，由于质

量太大，因此需要很大的向心力，靠这种方法得到向心力，不仅铁轨和车轮极易受损，还

可能使火车侧翻.

2.铁路弯道的特点

(1)弯道处外轨略高于内轨.

(2)火车转弯时铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道的内侧 . 支持力与重力的

合力指向圆心.

(3)在修筑铁路时，要根据弯道的半径和规定的行驶速度，适当选择内外轨的高度差，使转

弯时所需的向心力几乎完全由重力 G和弹力 FN的合力来提供.

二、拱形桥

汽车过拱形桥汽车过凹形桥

受力

分析

向心力 Fn＝mg － F N＝m Fn＝FN－ mg ＝m

对桥的

压力 FN′＝mg－m FN′＝mg＋m

结论

汽车对桥的压力小于汽车的重

力，而且汽车速度越大，对桥的

压力越小

汽车对桥的压力大于汽车的重

力，而且汽车速度越大，对桥的

压力越大

三、航天器中的失重现象

1.向心力分析：宇航员受到的地球引力与座舱对他的支持力的合力提供向心力，由牛顿第

二定律：mg － F N＝m，所以 FN＝mg － m .

2.完全失重状态：当 v＝时，座舱对宇航员的支持力 FN＝0，宇航员处于完全失重状态.

四、离心运动

1.定义：做圆周运动的物体沿切线飞出或做逐渐远离圆心的运动.

2.原因：向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力.

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；分离血浆和红细胞的离心机.

(2)防止：转动的砂轮、飞轮的转速不能太高；在公路弯道，车辆不允许超过规定的速度.

【基础小练】

1.判断下列说法的正误.

(1)铁路的弯道处，内轨高于外轨.(　×　)

(2)汽车驶过拱形桥顶部时，对桥面的压力等于车重.(　×　)

(3)汽车行驶至凹形桥底部时，对桥面的压力大于车重.(　√　)

(4)绕地球做匀速圆周运动的航天器中的宇航员处于完全失重状态，故不再受重力.(　×　)

(5)航天器中处于完全失重状态的物体所受合力为零.(　×　)

(6)做离心运动的物体可以沿半径方向向外运动.(　×　)

2.如图所示，汽车在通过水平弯道时，轮胎与地面间的摩擦力已达到最大值，若汽车转弯

的速率增大到原来的倍，为使汽车转弯时仍不打滑，其转弯半径应变为原来的________倍.

答案　2

解析　汽车所受的摩擦力提供向心力，则有 Ff＝，Ff不变，v增大为 v，则弯道半径要变为

原来的 2倍.

【能力提升】

一、火车转弯问题

1.弯道的特点

铁路弯道处，外轨高于内轨，若火车按规定的速度 v0行驶，转弯所需的向心力完全由重力

和支持力的合力提供，即 mgtan θ＝m，如图所示，则 v0＝，其中 R为弯道半径，θ为轨道

平面与水平面间的夹角.

2.速度与轨道压力的关系

(1)当火车行驶速度 v等于规定速度 v0时，所需向心力仅由重力和支持力的合力提供，此时

内外轨道对火车无挤压作用.

(2)当火车行驶速度 v>v0时，外轨道对轮缘有侧压力.

(3)当火车行驶速度 v<v0时，内轨道对轮缘有侧压力.

铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为 θ，

如图所示，弯道处的圆弧半径为 R，若质量为 m的火车转弯时速度等于，则(　　)

A.内轨对内侧车轮轮缘有挤压

B.外轨对外侧车轮轮缘有挤压

C.这时铁轨对火车的支持力等于

D.这时铁轨对火车的支持力大于

答案　C

解析　由牛顿第二定律 F合＝m，解得 F合＝mgtan θ，此时火车仅受重力和铁路轨道的支持

力作用，如图所示，FNcos θ＝mg，则 FN＝，内、外轨道对火车均无侧压力，故 C正确，

A、B、D错误.

针对训练　(多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带.如图所示，某公路急转弯处是一

圆弧，当汽车行驶的速率为 v0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势.则在该弯道处

(　　)

A.路面外侧高、内侧低

B.车速只要低于v0，车辆便会向内侧滑动

C.车速虽然高于 v0，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动

D.当路面结冰时，与未结冰时相比，v0的值变小

答案　AC

解析　当汽车行驶的速率为 v0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，即不受静摩

擦力，此时仅由其重力和路面对其支持力的合力提供向心力，所以路面外侧高、内侧低，

选项 A正确；当车速低于 v0时，需要的向心力小于重力和支持力的合力，汽车有向内侧运

动的趋势，受到的静摩擦力向外侧，并不一定会向内侧滑动，选项 B错误；当车速高于 v0

时，需要的向心力大于重力和支持力的合力，汽车有向外侧运动的趋势，静摩擦力向内侧

速度越大，静摩擦力越大，只有静摩擦力达到最大以后，车辆才会向外侧滑动，选项 C正

确；由 mgtan θ＝m可知，v0的值只与路面与水平面的夹角和弯道的半径有关，与路面的粗

糙程度无关，选项 D错误.

二、汽车过桥问题与航天器中的失重现象

1.拱形桥问题

(1)汽车过拱形桥(如图)

汽车在最高点满足关系：mg－FN＝m，即 FN＝mg－m.

①当v＝时，FN＝0.

②当0≤v<时，0<FN≤mg.

③当v>时，汽车将脱离桥面做平抛运动，易发生危险.

说明：汽车通过拱形桥的最高点时，向心加速度向下，汽车对桥的压力小于其自身的重力

而且车速越大，压力越小，此时汽车处于失重状态.

(2)汽车过凹形桥(如图)

文档加载中……请稍候！
如果长时间未打开，您也可以点击刷新试试。

下载文档到电脑，查找使用更方便

3 知币 4人已下载

立即下载

6.4生活中的圆周运动—2021-2022学年高中物理同步训练讲义（人教版2019必修第二册）（解析版）.docx

共13页,预览4页

还剩页未读，继续阅读

6.4生活中的圆周运动—2021-2022学年高中物理同步训练讲义（人教版2019必修第二册）（解析版）

相关推荐

开通VIP享超值会员特权

作者详情

相关内容

推荐作者

热门标签

举报选择: