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匀速圆周运动的典型模型


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[例证1] 某游乐场里的赛车场地为圆形水平面,半径 为100 m,一选手和赛车的总质量为100 kg,车轮与地面间 的最大静摩擦力为600 N。
(1)若赛车的速度达到72 km/h,这辆车在运动过程中会 不会发生侧移?
(2)若将场地建成外高内低的圆形,且倾角θ=30°,并 假设车轮和地面之间的最大静摩擦力不变,为保证赛车的行 驶安全,赛车最大行驶速度应为多大?(取g=10 m/s2)
a
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[解析] (1)赛车在水平场地转弯时,由静
摩擦力提供其转弯所需的向心力。当 v=72
km/h=20 m/s 时,赛车所需的向心力
v2 F=m r =400 N<600 N, 可见静摩擦力可以提供圆周运动所需的向心力,故赛车
不会发生侧移。
图 2-1
(2)若将场地建成外高内低的圆形,则赛车做匀速圆周
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课时跟踪训练质量检测(二)p101页
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答案:A
a
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F拉
l
F向
mg
答案:CD
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平抛+圆周运动模型
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作业: 1、完成三维设计及课时跟踪训练; 2、整理错题集并做好第一次段考的复习,段考之后 将对每个人的笔记本(包括错题集)、三维设计进行 一次大检查,尤其是物理平时不交作业的并且成绩不 理想的。
13. 0.80m/s;1.0m/s
a
22
a
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三维设计章末小结:专题冲关 p30页第3题
3.如图2-7所示,OM=MN=R。两个 小球M、N质量都是m,a、b为水平 轻绳,且沿同一条半径。两小球正随 水平圆盘以角速度ω匀速同步转动。 小球和圆盘间的摩擦力可以不计。求: (1)绳b对小球N的拉力大小; (2)绳a对小球M的拉力大小。
vmax=
fmax+mgsin mcos θ
θr≈35.6
m/s。
[答案] (1)不会 (2)35.6 m/s
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作业: 1、复习完善第二章笔记; 2、完成三维设计章末小结(看)p31页;阶段检测(二)
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高一年级必修2第一章测试题
4.物体竖直上抛后又落向地面,设向上为速度的正方向,
则它在整个过程中速率v跟时间t的关系是图中的( A )
匀速圆周运动的常见模型分类
1.汽车在水平路面上转弯
N
F
G
向心力F由车轮与路面间的静摩
擦力来提供。如果转弯时汽车速
度过快,则这个静摩擦力不足以
提供汽车所需的向心力,汽车就
容易滑出路面,造成交通事故。
a
1
2.汽车(或火车)在倾斜路面上转弯
mtganmvR 临 2 v临 gR tan
(1)当v等于gRtan时不受摩擦力(或)压力
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解析:(1)对球N,受力如图甲所示,其做圆周运动的半径为 2R,根据牛顿第二定律有
Fb=mω2·2R=2mω2R。 (2)对球M,受力如图乙所示,其做圆周运动的半径为R,根
据牛顿第二定律有
Fa-Fb′=mω2R
Fb=Fb′
解得Fa=Fb′+mω2R=3mω2R。 答案:(1)2mω2R (2)3mω2R
运动的向心力由重力 mg、支持力 N 和静摩擦力的合力来提
供,图 2-1 所示为赛车做圆周运动的后视图(赛车正垂直
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纸面向里运动)。赛车以最大速度 vmax 行驶时,地面对赛车的 摩擦力为最大静摩擦力 fmax。受力分析如图所示,利用正交分 解法列方程
水平方向有 Nsin θ+fmaxcos θ=mvmrax2 竖直方向有 Ncos θ-fmaxsin θ-mg=0 联立以上两式得
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8
生活中的绳模型(无支撑)
水流星(无支撑)
过山车(无支撑)
a
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a
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(二)杆模型(有支撑)
能过最高点的条件: v 0
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a
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匀速圆周问题的解题步骤 (1)确定做圆周运动的物体为研究对象。 (2)找出物体做圆周运动的轨道平面、圆心位置和半径。 (3)对研究对象进行受力分析,画出受力示意图。 (4)运用平行四边形定则或正交分解法求出外界提供的合 力 F 合。 (5)根据向心力公式 F=ma=mvr2=mrω2=mr4Tπ22=mvω, 选择一种形式确定物体所需要的向心力。 (6)根据 F 合=F 建立方程求解。
(2)当v大于gRtan时受到指向内力 侧( 的或 摩压 擦力
(3)当v小于gRtan时受a到指向外力 侧( 的或 摩 2 压 擦
3.拱形桥问题
(1)凸形路面 N
v
a向
(2)凹形路面 N
a向
v
G
v2
GN m
r
N G m v2 (失重)
r
注:当 v g r
G
v2 N G m
r v2 NGm G r
a
30
(空气阻力不考虑)
a
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6.在平面上运动的物体,其x方向分速度vx和y方向分速度 vy随时间t变化的图线如左图中的(a)和(b)所示,则右
图中最能反映物体运动轨迹的是 ( C )
vx
0
(a)
t
vy
0
(b)
t
a
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11. 在同一高度处,分别以相等的速率竖直上抛 物体甲、竖直下抛物体乙,最后都落到地面.那
时汽车对桥的压力为零。 a
(超重)
3
a
4
4.圆锥摆问题
F拉
l
F向
mg
rlsin F向mgtan
a
F向mgtan
mg
F向 tan
5
a
6
5. 竖直面内圆周运动的临界问题
关于物体在竖直平面内做变速圆周运动的问题,中学物理中只研
究物体通过最高点和最低点时的情况,并且经常出现临界状态。
a
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(一)绳,用一张印有小方格的 纸记录轨迹,小方格的边长 L=1.6 cm.若小球在平抛运 动途中的几个位置如图中的 a、b、c、d 所示,则小球平 抛的初速度为 v0=_____,小球在 b 点的速率为_______。 (以上结果均保留两位有效数字, g=10 m/s2)
么( AB )
A.它们的位移s甲=s乙 B.它们落地时的速度v甲=v乙 C.它们的速度增量Δv甲=Δv乙 D.它们在空中运动的时间t甲<t乙
a
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12. 如图所示,小车A以速度v水平向右匀速
运动牵引物体B上升,在此过程中( BC )
A.物体B减速上升 B.物体B加速上升 C.绳子的拉力大于物体B的重力 D.绳子的拉力小于物体B的重力
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