5.7生活中的圆周运动

5.7生活中的圆周运动

【学习目标】

1.知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，

它就是圆周运动的物体所受的向心力．会在具体问题中分析向心力的来源；

2.能理解运用匀速圆周运动的规律分析和处理生产和生活中的具体实例；

3.知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速

圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度；

【教学重点】

1.理解向心力是一种效果力；

2.在具体问题中能找到是谁提供向心力的，并结合牛顿运动定律求解有关问题。

【教学难点】

1.具体问题中向心力的来源；

2.关于对临界问题的讨论和分析；

3.对变速圆周运动的理解和处理。

【课前准备】

1.超重与失重

物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） 物体的重力的现象称为超重现象；物体对支持物的压力（或对悬挂物的拉力） 物体的重力的现象称为失重现象。在超重、失重现象中，物体所受重

力 。（填“变化”或“不变”）汽车过拱形桥时在最高点对桥的压

力 汽车的重力（填“大于”、“小于”或“等于”），是 重现象。2.火车在铁轨上转湾时为减小轮缘与 轨的挤压，在修筑铁路时，要根据湾道的 和规定的 ，适当选择内外轨的 ，使转湾时所需的向心力几乎完全由 和

的合力一提供。

3.离心运动：做圆周运动的物体，一旦 ，或在合

力 ，物体会做远离圆心的运动。离心运动说

1.火车在平直的轨道上运行时受哪几个力的作用？

2.若铁路两轨一样高，火车在转湾时所需的向心力由谁提供？这种方式的缺点是什么？

3.如何改进上面的不足，改进后，火车转湾时向心力由谁提供？

任务二：拱形桥与航天器中的失重现象

1.质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进，设桥面圆弧半径为R，计算汔车通过桥的最高点时对桥的压力。

分析：以汽车为研究对象，对它受力分析，汽车在拱形桥上做圆周运动，分析其向心力来源，用圆周运动的相关知识可计算出桥对汽车的支持力。

结论：汽车在拱形桥上运动时，汽车对桥的压力 （填“大

于”、“小于”或“等于”）汽车的重力。汽车的速度越大，汽车对桥的压力越 。

思考：

（1）在拱形桥上，汽车的速度不断增大时，会发生什么现象？

（2）试分析汽车在过凹形桥时，汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力比汽车的重量大些还是小些？

（3）阅读课本第28页“思考与讨论”，根据所给的数据计算当汽车的速度增大至多少时，汽车对地面的压力刚好为零。

2.阅读课本第28页“航天器中的失重现象”，通过计算说明为什么宇航员在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中处于失重状态。

任务四：离心运动

1.阅读课本，结合实例总结物体做离心运动的条件。

2.离心运动的本质是什么？做离心运动的物体是否受到离心力的作用？

3.举例说明离心运动有哪些应用。

4.离心运动有哪些危害，如何防止？

5.根据任务二思考（3）中的计算结果回答问题：

（1）如果地球对运行中的汽车的引力突然消失，汽车将如何运动？（2）如果汽车的速度超过思考（3）中的结果，汽车将如何运动？【课后巩固】

1.下列说法正确的是 ( )

A.作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周半径方向离开圆心

B.作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周切线方向离开圆心

C.作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个向心力，维持其作圆周运动

D.作离心运动的物体，是因为受到离心力作用的缘故

2.质量m=100t的火车在轨道上行驶,火车内外轨连线与水平面夹角为370，弯道半径R=30m。

(1)当火车的速度v1=10m/s时,轨道何处受侧压力?方向如何?

(2)当火车的速度v2=15m/s时,轨道何处受侧压力?方向如何?

(3)当火车的速度v3=20m/s时,轨道何处受侧压力?方向如何?

3.一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=100m的一段圆弧形桥面。(1)若桥面为凹形，汽车以20m/s通过桥面最低点时，对桥面的压力是多大？

(2)若桥面为凸形，汽车以10m/s通过桥面最高点时，对桥面的压力是多大？

(3)汽车以多大速度凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？

4. 一高速公路设计运行时速为108km/h，其中一转弯处设计圆弧半径为

300m。已知汽车轮胎与地面的最大静摩擦因数为0.25，请你为该处路面提供设计方案。（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）

学习反思：

完成等级： 组长签字：

家长签

字：

生活中的圆周运动练习题

（第1题） 生活中的圆周运动 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 2．一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 43，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 3．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 4．铁路转弯处的圆弧半径为R ，内侧和外侧的高度差为h ，L 为两轨间的距离，且L >h ，如果列车转弯速率大于L Rgh /，则（ ） A ．外侧铁轨与轮缘间产生挤压 B ．铁轨与轮缘间无挤压 C ．内侧铁轨与轮缘间产生挤压 D ．内外铁轨与轮缘间均有挤压 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 6．杂技演员在表演水流星节目时，盛水的杯子在竖直平面内做圆周运动，当杯子到最高点时，里面水也不流出来，这是因为 ( ) A ．水处于失重状态，不受重力的作用了 B ．水受平衡力作用，合力为0 C ．水受的合力提供向心力，使水做圆周运动 D ．杯子特殊，杯底对水有吸力 7．下列说法中，正确的是 ( ) A ．物体做离心运动时，将离圆心越来越远 B ．物体做离心运动时，其运动轨迹一定是直线 C ．做离心运动的物体，一定不受到外力的作用 D ．做匀速圆周运动的物体，因受合力大小改变而不做圆周运动时，将做离心运动 8．乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m 的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是（ ） A ．车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来

物理生活中的圆周运动练习题含答案

物理生活中的圆周运动练习题含答案 一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动 1．如图，在竖直平面内，一半径为R 的光滑圆弧轨道ABC 和水平轨道PA 在A 点相切．BC 为圆弧轨道的直径．O 为圆心，OA 和OB 之间的夹角为α，sinα= 3 5 ，一质量为m 的小球沿水平轨道向右运动，经A 点沿圆弧轨道通过C 点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用，已知小球在C 点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零．重力加速度大小为g ．求： （1）水平恒力的大小和小球到达C 点时速度的大小； （2）小球到达A 点时动量的大小； （3）小球从C 点落至水平轨道所用的时间． 【答案】（15gR （223m gR （3355R g 【解析】 试题分析 本题考查小球在竖直面内的圆周运动、受力分析、动量、斜下抛运动及其相关的知识点，意在考查考生灵活运用相关知识解决问题的的能力． 解析（1）设水平恒力的大小为F 0，小球到达C 点时所受合力的大小为F ．由力的合成法则有 tan F mg α=① 2220()F mg F =+② 设小球到达C 点时的速度大小为v ，由牛顿第二定律得 2 v F m R =③ 由①②③式和题给数据得 03 4 F mg =④ 5gR v = （2）设小球到达A 点的速度大小为1v ，作CD PA ⊥，交PA 于D 点，由几何关系得 sin DA R α=⑥

(1cos CD R α=+）⑦ 由动能定理有 220111 22 mg CD F DA mv mv -?-?=-⑧ 由④⑤⑥⑦⑧式和题给数据得，小球在A 点的动量大小为 1232 m gR p mv == ⑨ （3）小球离开C 点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动，加速度大小为g ．设小球在竖直方向的初速度为v ⊥，从C 点落至水平轨道上所用时间为t ．由运动学公式有 2 12 v t gt CD ⊥+ =⑩ sin v v α⊥= 由⑤⑦⑩ 式和题给数据得 355R t g = 点睛 小球在竖直面内的圆周运动是常见经典模型，此题将小球在竖直面内的圆周运动、受力分析、动量、斜下抛运动有机结合，经典创新． 2．有一水平放置的圆盘，上面放一劲度系数为k 的弹簧，如图所示，弹簧的一端固定于轴O 上，另一端系一质量为m 的物体A ，物体与盘面间的动摩擦因数为μ，开始时弹簧未发生形变，长度为l ．设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力．求： （1）盘的转速ω0多大时，物体A 开始滑动？ （2）当转速缓慢增大到2ω0时，A 仍随圆盘做匀速圆周运动，弹簧的伸长量△x 是多少？ 【答案】（1） g l μ（2） 34mgl kl mg μμ- 【解析】 【分析】 （1）物体A 随圆盘转动的过程中，若圆盘转速较小，由静摩擦力提供向心力；当圆盘转速较大时，弹力与摩擦力的合力提供向心力．物体A 刚开始滑动时，弹簧的弹力为零，静摩擦力达到最大值，由静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律求解角速度ω0． （2）当角速度达到2ω0时，由弹力与摩擦力的合力提供向心力，由牛顿第二定律和胡克定律求解弹簧的伸长量△x ． 【详解】 若圆盘转速较小，则静摩擦力提供向心力，当圆盘转速较大时，弹力与静摩擦力的合力提供向心力．

(物理)生活中的圆周运动练习题含答案

（物理）生活中的圆周运动练习题含答案 一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动 1．如图所示，水平转盘可绕竖直中心轴转动，盘上放着A 、B 两个物块，转盘中心O 处固定一力传感器，它们之间用细线连接．已知1kg A B m m ==两组线长均为 0.25m L =．细线能承受的最大拉力均为8m F N =．A 与转盘间的动摩擦因数为 10.5μ=，B 与转盘间的动摩擦因数为20.1μ=，且可认为最大静摩擦力等于滑动摩擦 力，两物块和力传感器均视为质点，转盘静止时细线刚好伸直，传感器的读数为零．当转 盘以不同的角速度勾速转动时，传感器上就会显示相应的读数F ，g 取2 10m/s ．求： （1）当AB 间细线的拉力为零时，物块B 能随转盘做匀速转动的最大角速度； （2）随着转盘角速度增加，OA 间细线刚好产生张力时转盘的角速度； （3）试通过计算写出传感器读数F 随转盘角速度ω变化的函数关系式，并在图乙的坐标系中作出2F ω-图象． 【答案】（1）12/rad s ω= （2）222/rad s ω= （3）22 52/m rad s ω= 【解析】 对于B ，由B 与转盘表面间最大静摩擦力提供向心力，由向心力公式有： 2212B B m g m L μω=

代入数据计算得出：12/rad s ω= （2）随着转盘角速度增加，OA 间细线中刚好产生张力时，设AB 间细线产生的张力为 T ，有： 212A A m g T m L μω-= 2222B B T m g m L μω+= 代入数据计算得出：222/rad s ω= （3）①当2228/rad s ω≤时，0F = ②当2228/rad s ω≥，且AB 细线未拉断时，有： 21A A F m g T m L μω+-= 222B B T m g m L μω+= 8T N ≤ 所以：2 364 F ω= -；222228/18/rad s rad s ω≤≤ ③当218ω>时，细线AB 断了，此时A 受到的静摩擦力提供A 所需的向心力，则有： 21A A m g m w L μ≥ 所以：2222218/20/rad s rad s ω<≤时，0F = 当22220/rad s ω>时，有2 1A A F m g m L μω+= 8F N ≤ 所以：2 154 F ω= -；2222220/52/rad s rad s ω<≤ 若8m F F N ==时，角速度为：222 52/m rad s ω= 做出2F ω-的图象如图所示； 点睛：此题是水平转盘的圆周运动问题，解决本题的关键正确地确定研究对象，搞清向心力的来源，结合临界条件，通过牛顿第二定律进行求解．

【拔高教育】2017_2018学年高中物理课时跟踪检测六生活中的圆周运动新人教版必修2

课时跟踪检测（六）生活中的圆周运动 1．在水平路面上转弯的汽车，提供向心力的是( ) A．重力和支持力的合力 B．静摩擦力 C．滑动摩擦力 D．重力、支持力和牵引力的合力 解析：选B 汽车在水平路面上转弯时，与线速度方向垂直且指向圆心的静摩擦力提供汽车转弯所需的向心力。 2．关于铁轨转弯处内、外轨间的高度关系，下列说法中正确的是( ) A．内、外轨一样高，以防列车倾倒造成翻车事故 B．因为列车转弯处有向内倾倒的可能，故一般使内轨高于外轨，以防列车翻倒 C．外轨比内轨略高，这样可以使列车顺利转弯，减少车轮对铁轨的挤压 D．以上说法均不正确 解析：选C 外轨略高于内轨，这样轨道对火车的支持力垂直于轨道平面向上，它与火车的重力的合力沿水平方向指向圆心，消除或减小车轮和轨道间的侧向挤压，有效地保护了轨道和车轮。 3．如图1所示，在盛满水的试管中装有一个小蜡块，小蜡块所受浮力略大于重力，当用手握住A端让试管在竖直平面内左右快速摆动时，关于蜡块的运动，以下说法正确的是( ) 图1 A．与试管保持相对静止 B．向B端运动，可以到达B端 C．向A端运动，可以到达A端 D．无法确定 解析：选C 试管快速摆动，试管中的水和浸在水中的蜡块都有做离心运动的趋势(尽管试管不是做完整的圆周运动，且运动的方向也不断变化，但并不影响问题的实质)，但因为蜡块的密度小于水的密度，蜡块被水挤压向下运动。只要摆动速度足够大且时间足够长，蜡块就能一直运动到手握的A端，故C正确。

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3 4，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 解析：选B 当F N ＝34G 时，因为G －F N ＝m v 2 r ，所以14G ＝m v 2 r ，当F N ＝0时，G ＝m v ′ 2 r ，所 以v ′＝2v ＝20 m/s 。 5．在环绕地球做匀速圆周飞行的宇宙飞船实验舱内，下列实验可以正常进行的是( ) A ．用天平测物体质量 B ．用弹簧测力计测物体的重力 C ．平抛运动实验 D ．用电子手表记录时间 解析：选D 绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船及船内物体处于完全失重状态，所以物体对天平的压力为零，因而测不出其质量，故A 项无法正常进行。准确地说处于完全失重状态下，与重力相关的物理实验都将失败，故B 、C 项均无法正常进行。电子表记录时间与重力无关，故D 项可以正常进行。 6.(多选)如图2所示，A 、B 两物体放在旋转的圆台上，两物体与圆台面间的动摩擦因数均为μ，两物体的质量相等，A 物体离转轴的距离是B 物体离转轴距离的2倍，当圆台旋转时，A 、B 均未滑动，则下列说法中正确的是( ) 图2 A ．A 物体所受的摩擦力小 B ．A 物体的向心加速度大 C ．当圆台的转速增加时，A 先滑动 D ．当圆台的转速增加时，B 先滑动 解析：选BC 当A 、B 两物体在圆台上随圆台一起旋转时，它们所需的向心力均由来自圆台的静摩擦力提供，所以F A ＝F f A ＝m A r A ω2 ；F B ＝F f B ＝m B r B ω2 ，由题意可知：r A >r B ，所以F f A >F f B ，A 错误；由牛顿第二定律可知，F ＝ma ，a ＝r ω2 ，所以a A >a B ，B 正确；当圆台的转速增大时，角速度ω也随之增大，由于r A >r B ，所以A 物体所需向心力增大得快，所以A 物体先出现合力(即摩擦力)不足以提供圆周运动所需向心力的情况，A 先滑动，C 正确，D 错误。

物理生活中的圆周运动练习题含答案及解析

物理生活中的圆周运动练习题含答案及解析 一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动 1．有一水平放置的圆盘，上面放一劲度系数为k的弹簧，如图所示，弹簧的一端固定于轴O上，另一端系一质量为m的物体A，物体与盘面间的动摩擦因数为μ，开始时弹簧未发生形变，长度为l．设最大静摩擦力大小等于滑动摩擦力．求： （1）盘的转速ω0多大时，物体A开始滑动？ （2）当转速缓慢增大到2ω0时，A仍随圆盘做匀速圆周运动，弹簧的伸长量△x是多少？ 【答案】（1） g l μ （2） 3 4 mgl kl mg μ μ - 【解析】 【分析】 （1）物体A随圆盘转动的过程中，若圆盘转速较小，由静摩擦力提供向心力；当圆盘转速较大时，弹力与摩擦力的合力提供向心力．物体A刚开始滑动时，弹簧的弹力为零，静摩擦力达到最大值，由静摩擦力提供向心力，根据牛顿第二定律求解角速度ω0． （2）当角速度达到2ω0时，由弹力与摩擦力的合力提供向心力，由牛顿第二定律和胡克定律求解弹簧的伸长量△x． 【详解】 若圆盘转速较小，则静摩擦力提供向心力，当圆盘转速较大时，弹力与静摩擦力的合力提供向心力． （1）当圆盘转速为n0时，A即将开始滑动，此时它所受的最大静摩擦力提供向心力，则有： μmg＝mlω02， 解得：ω0= g l μ 即当ω0＝ g l μ A开始滑动． （2）当圆盘转速达到2ω0时，物体受到的最大静摩擦力已不足以提供向心力，需要弹簧的弹力来补充，即：μmg+k△x＝mrω12， r=l+△x 解得： 3 4 mgl x kl mg μ μ - V＝ 【点睛】 当物体相对于接触物体刚要滑动时，静摩擦力达到最大，这是经常用到的临界条件．本题关键是分析物体的受力情况．

高中物理《生活中的圆周运动》说课稿

高中物理《生活中的圆周运动》说课稿 一、教材分析 （一）地位《生活中的圆周运动》这节课是新课标人教版《物理》必修第二册第六章《曲线运动》一章中的第八节，也是该章最后一节。本节课是在学生学习了圆周运动、向心加速度、向心力以后的一节应用课，通过研究圆周运动规律在生活中的具体应用，使学生深入理解圆周运动规律，并且结合日常生活中的某些生活体验，加深物理知识在头脑中的印象。 （二）教材处理教材中的“火车转弯”与“汽车过拱桥”根据学生接受的难易程度,顺序作了对调，并把最后一部分“离心运动”放到下一节课处理。 （三）教学目标 1、知识与技能目标（1）进一步加深对向心力的认识，会在实际问题中分析向心力的来源。（2）培养学生独立观察、分析问题、解决问题的能力，提高学生概括总结知识的能力。（3）了解航天器中的失重现象。 2、过程与方法目标（1）学会分析圆周运动方法，会分析拱形桥、弯道等实际的例子，培养理论联系实际的能力。（2）通过对几个圆周运动的事例分析，掌握用牛顿第二定律分析向心力的方法。（3）能从日常生活中发现与圆周运动有关的知识，并能用所学知识去解决发现的问题。

3、情感态度与价值观目标（1）通过向心力在具体问题中的应用，培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识。（2）体会圆周运动的奥妙，培养学生学习物理知识的求知欲。 （四）重点分析具体问题中向心力的来源。依据：学生常常误认为向心力是一种特殊的力，是做匀速圆周运动的物体另外受到的力，课本中明确指出这种看法是错误的，以及如何正确认识向心力的来源，并且对向心力的来源分析地比较仔细，因此教学中应充分重视这一点。 （五）难点在具体问题中分析向心力来源，尤其是在火车转弯问题中。突破办法：组织学生多讨论，多做练习，对学生不太熟悉的火车车轮结构等问题借助演示图片加以说明，使学生更易理解。 二、教法分析 （一）教学方法：创设情景法，讨论法，推理法和分析归纳法。 （二）教学手段：多媒体辅助教学，主要PowerPoint演示文稿以及图片，并辅以视频。 多媒体使用说明：多媒体作为教学辅助手段，使空洞的语言描述得以形象地展现，增强学生的感性认识。 三、学法分析通过展示图片、视频创设情境，以提问的方式引导学生展开问题的讨论，并归纳总结出结论。过程中体现“教师为主导，学生为主体”的教育思想。让学生进入角色充当课堂

5-7生活中的圆周运动

装订线 装 订 线 评价预设/反思纠错 评价预设/反思纠错 《生活中的圆周运动》基础导学 姓名班级组别使用时间 【学习目标】1、会在具体问题中分析向心力的来源。 2、知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动， 3、会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度。 【学习重点】在具体问题中找出向心力的来源 【学习难点】拱形桥上运动物体的受力分析 【自主学习】先阅读课本，再回答问题 1、（B层）火车转弯特点：火车转弯是一段圆周运动,圆周轨道为弯道所在的水平轨道 平面. 受力分析，确定向心力（向心力由铁轨和车轮轮缘的相互挤压作用产生的弹力提供）. 缺点：如果两条铁轨在一个水平面内的话，向心力由铁轨和车轮轮缘的相互挤压作用产 生的弹力提供，由于火车质量大，速度快，由公式F向=mv2/r，向心力很大，对火车和 铁轨损害很大。事实上在火车转弯处，外轨要比内轨略微高一点， 形成一个斜面，火车受的重力和支持力的合力提供向心力，对内 外轨都无挤压，这样就达到了保护铁轨的目的。如右图所示，对 其进行受力分析可知： 向心力的方向是______________。大小是F向=___________。 （1）当内外轨道对火车两侧车轮轮缘都无压力.恰好满足F向=mv02/r ，求得v0=_______， （2）当v>v0 时，F向______F合，外轨道对外侧车轮轮缘有压力， （3）当v

57_《生活中的圆周运动》导学案.doc

【课前复习】 一、知识回顾 1、 向心力的定义： _____________________________________________ 2、 向心力的特点： 方向： ______________________________________________________ 大小： ______________________________________________________ （-）火车的弯道 此时什么力来提供向心力? 总结：此时的速度v 为列车行驶时的安全速度。 若速度过大，则F n _________ , __________ （内/外）轨道对轮缘 有压力； 若速度过小，则F n _________ , __________ （内/外）轨道对轮缘 有压力； 5.7 《生活中的圆周运动》导学案

(-)拱形桥 观察拱桥、立交桥、吊桥等不同桥面的图片，思考：汽车在 不同桥面上行驶时，受力情况一样吗？ 1、凸形桥 临界状态： _____________________ 2、凹形桥 汽车过凸形桥时，mg ________ F N ,加速度a 方向 _____________ ,处于 _______ 状态。 汽车过凹形桥时，mg ________ F N ，加速度a 方向 ___________ ,处于 _______ 状态。 二、【合作探究】 一辆质量m=2.0t 的小轿车，驶过半径/?=100m 的一段圆弧形 桥面。 (1) 若桥面为凹形，汽车以20m/s 通过桥面最低点时，对桥面的 压力是多大？ (2) 若桥面为凸形，汽车以10m/s 通过桥面最高点时，对桥面的 压力是多大？ F 合二

【物理】物理生活中的圆周运动试题类型及其解题技巧及解析

【物理】物理生活中的圆周运动试题类型及其解题技巧及解析 一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动 1．已知某半径与地球相等的星球的第一宇宙速度是地球的 1 2 倍．地球表面的重力加速度为g ．在这个星球上用细线把小球悬挂在墙壁上的钉子O 上，小球绕悬点O 在竖直平面内做圆周运动．小球质量为m ，绳长为L ，悬点距地面高度为H ．小球运动至最低点时，绳恰被拉断，小球着地时水平位移为S 求： (1)星球表面的重力加速度？ (2)细线刚被拉断时，小球抛出的速度多大？ (3)细线所能承受的最大拉力？ 【答案】(1)01=4g g 星 (2)0 024 g s v H L = -201[1]42()s T mg H L L =+ - 【解析】 【分析】 【详解】 （1）由万有引力等于向心力可知2 2Mm v G m R R = 2Mm G mg R = 可得2 v g R = 则014 g g 星＝ （2）由平抛运动的规律：21 2 H L g t -= 星 0s v t = 解得0 024g s v H L = - （3）由牛顿定律，在最低点时：2 v T mg m L -星＝

解得：2 01142()s T mg H L L ??=+??-?? 【点睛】 本题考查了万有引力定律、圆周运动和平抛运动的综合，联系三个问题的物理量是重力加速度g 0；知道平抛运动在水平方向和竖直方向上的运动规律和圆周运动向心力的来源是解决本题的关键． 2．如图所示，竖直圆形轨道固定在木板B 上，木板B 固定在水平地面上，一个质量为3m 小球A 静止在木板B 上圆形轨道的左侧．一质量为m 的子弹以速度v 0水平射入小球并停留在其中，小球向右运动进入圆形轨道后，会在圆形轨道内侧做圆周运动．圆形轨道半径为R ，木板B 和圆形轨道总质量为12m ，重力加速度为g ，不计小球与圆形轨道和木板间的摩擦阻力．求： (1)子弹射入小球的过程中产生的内能； (2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，木板对水平面的压力； (3)为保证小球不脱离圆形轨道，且木板不会在竖直方向上跳起，求子弹速度的范围． 【答案】(1)2038mv (2) 2 164mv mg R + (3)042v gR ≤或04582gR v gR ≤≤【解析】 本题考察完全非弹性碰撞、机械能与曲线运动相结合的问题． (1)子弹射入小球的过程，由动量守恒定律得：01(3)mv m m v =+ 由能量守恒定律得：220111 422 Q mv mv =-? 代入数值解得：2038 Q mv = (2)当小球运动到圆形轨道的最低点时，以小球为研究对象，由牛顿第二定律和向心力公式 得2 11(3)(3)m m v F m m g R +-+= 以木板为对象受力分析得2112F mg F =+ 根据牛顿第三定律得木板对水平的压力大小为F 2 木板对水平面的压力的大小20 2164mv F mg R =+

高中物理生活中的圆周运动试题(有答案和解析)及解析

高中物理生活中的圆周运动试题(有答案和解析)及解析 一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动 1．如图，光滑轨道abcd 固定在竖直平面内，ab 水平，bcd 为半圆，在b 处与ab 相切．在直轨道ab 上放着质量分别为m A =2kg 、m B =1kg 的物块A 、B （均可视为质点），用轻质细绳将A 、B 连接在一起，且A 、B 间夹着一根被压缩的轻质弹簧（未被拴接），其弹性势能E p =12J ．轨道左侧的光滑水平地面上停着一质量M =2kg 、长L =0.5m 的小车，小车上表面与ab 等高．现将细绳剪断，之后A 向左滑上小车，B 向右滑动且恰好能冲到圆弧轨道的最高点d 处．已知A 与小车之间的动摩擦因数μ满足0.1≤μ≤0.3，g 取10m /s 2，求 （1）A 、B 离开弹簧瞬间的速率v A 、v B ； （2）圆弧轨道的半径R ； （3）A 在小车上滑动过程中产生的热量Q （计算结果可含有μ）． 【答案】（1）4m/s （2）0.32m(3) 当满足0.1≤μ<0.2时，Q 1=10μ ；当满足0.2≤μ≤0.3 时， 22111 ()22A A m v m M v -+ 【解析】 【分析】 （1）弹簧恢复到自然长度时，根据动量守恒定律和能量守恒定律求解两物体的速度； （2）根据能量守恒定律和牛顿第二定律结合求解圆弧轨道的半径R ； （3）根据动量守恒定律和能量关系求解恰好能共速的临界摩擦力因数的值，然后讨论求解热量Q. 【详解】 （1）设弹簧恢复到自然长度时A 、B 的速度分别为v A 、v B ， 由动量守恒定律： 0=A A B B m v m v - 由能量关系：22 11=22 P A A B B E m v m v - 解得v A =2m/s ；v B =4m/s （2）设B 经过d 点时速度为v d ，在d 点：2d B B v m g m R = 由机械能守恒定律：22d 11=222 B B B B m v m v m g R +? 解得R=0.32m （3）设μ=μ1时A 恰好能滑到小车左端，其共同速度为v,由动量守恒定律： =()A A A m v m M v +由能量关系：()2 211122 A A A A m gL m v m M v μ= -+ 解得μ1=0.2

高考物理生活中的圆周运动技巧小结及练习题含解析

高考物理生活中的圆周运动技巧小结及练习题含解析 一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动 1．如图，在竖直平面内，一半径为R 的光滑圆弧轨道ABC 和水平轨道PA 在A 点相切．BC 为圆弧轨道的直径．O 为圆心，OA 和OB 之间的夹角为α，sinα= 3 5 ，一质量为m 的小球沿水平轨道向右运动，经A 点沿圆弧轨道通过C 点，落至水平轨道；在整个过程中，除受到重力及轨道作用力外，小球还一直受到一水平恒力的作用，已知小球在C 点所受合力的方向指向圆心，且此时小球对轨道的压力恰好为零．重力加速度大小为g ．求： （1）水平恒力的大小和小球到达C 点时速度的大小； （2）小球到达A 点时动量的大小； （3）小球从C 点落至水平轨道所用的时间． 【答案】（15gR （223m gR （3355R g 【解析】 试题分析 本题考查小球在竖直面内的圆周运动、受力分析、动量、斜下抛运动及其相关的知识点，意在考查考生灵活运用相关知识解决问题的的能力． 解析（1）设水平恒力的大小为F 0，小球到达C 点时所受合力的大小为F ．由力的合成法则有 tan F mg α=① 2220()F mg F =+② 设小球到达C 点时的速度大小为v ，由牛顿第二定律得 2 v F m R =③ 由①②③式和题给数据得 03 4 F mg =④ 5gR v = （2）设小球到达A 点的速度大小为1v ，作CD PA ⊥，交PA 于D 点，由几何关系得 sin DA R α=⑥

(1cos CD R α=+）⑦ 由动能定理有 220111 22 mg CD F DA mv mv -?-?=-⑧ 由④⑤⑥⑦⑧式和题给数据得，小球在A 点的动量大小为 1232 m gR p mv == ⑨ （3）小球离开C 点后在竖直方向上做初速度不为零的匀加速运动，加速度大小为g ．设小球在竖直方向的初速度为v ⊥，从C 点落至水平轨道上所用时间为t ．由运动学公式有 2 12 v t gt CD ⊥+ =⑩ sin v v α⊥= 由⑤⑦⑩ 式和题给数据得 355R t g = 点睛 小球在竖直面内的圆周运动是常见经典模型，此题将小球在竖直面内的圆周运动、受力分析、动量、斜下抛运动有机结合，经典创新． 2．已知某半径与地球相等的星球的第一宇宙速度是地球的 1 2 倍．地球表面的重力加速度为g ．在这个星球上用细线把小球悬挂在墙壁上的钉子O 上，小球绕悬点O 在竖直平面内做圆周运动．小球质量为m ，绳长为L ，悬点距地面高度为H ．小球运动至最低点时，绳恰被拉断，小球着地时水平位移为S 求： (1)星球表面的重力加速度？ (2)细线刚被拉断时，小球抛出的速度多大？ (3)细线所能承受的最大拉力？ 【答案】(1)01=4g g 星 (2)0 024 g s v H L = -201[1]42()s T mg H L L =+ - 【解析】 【分析】 【详解】

(完整版)5.7生活中的圆周运动优秀教案

物理必修2第六章第7节 生活中的圆周运动1 【教学目标】 1、知识与能力 ①在变速圆周运动中，能用向心力和向心加速度的公式求最高点和最低点的向心力和向心加速度。培养综合应用物理知识解决问题的能力。 ②会在具体问题中分析向心力的来源。 ③掌握应用牛顿运动定律解决匀速圆周运动问题的一般方法，会处理水平面、竖直面的问题． 2．过程与方法 通过向心力的实例分析，体会向心力的来源，并能结合具体情况求出相关的物理量。关注匀速圆周运动在生活生产中的应用。 3、情感态度与价值观 通过解决生活、生产中圆周运动的实际问题，养成仔细观察、善于发现、勤于思考的良好习惯。 【教学重点】 1、掌握匀速圆周运动的向心力公式及与圆周运动有关的几个公式 2、能用上述公式解决有关圆周运动的实例 【教学难点】 理解做匀速圆周运动的物体受到的向心力是由某几个力的合力提供的，而不是一种特殊的力。 【教学方法】 讲授法、分析归纳法、推理法 【教学工具】 投影仪、CAI 课件、多媒体辅助教学设备等 【教学过程】 一、引入新课 教师活动：复习匀速圆周运动知识点（提问） ① 描述匀速圆周运动快慢的各个物理量及其相互关系。 ② 匀速圆周运动的特征？ 合力就是向心力，产生向心加速度只改变物体速度的方向，方向始终指向圆心； 22224T r m mrw r v m F π=== 速度大小不变，方向时刻改变； 加速度大小不变，方向时刻改变；大小： 22224T r rw r v a π=== ③匀速圆周运动的物体力学特点合力是向心力，向心力是怎样产生的？分析以下几种情况的受力情况。

学生活动：思考并回答问题。 教师活动：倾听学生的回答，点评、总结。 导入新课：学以致用是学习的最终目的，在生活中有很多的圆周运动。 课件展示：赛车转弯、过山车、航天员 本节课通过几个具体实例的探讨来深入理解相关知识点并学会应用。（学习目标） 二、新课教学 (一)水平面内的匀速圆周运动（火车转弯问题） 观看火车过弯道的影片和火车车轮的结构的系列图片，请学生注意观察 问题1：请根据你所了解的以及你刚才从图片中观察到的情况，说一说火车的车轮结构如何？轨道结构如何？（轨道将两车轮的轮缘卡在里面。) 问题2：如果内外轨一样高，火车转弯时做曲线运动，所受合外力应该怎样？需要的向心力有那些力提供。 问题3：火车的质量很大，行驶的速度很大，如此长时间后，对轨道和列车有什么影响？如何改进才能够使轨道和轮缘不容易损坏呢？（当内外轨一样高时，铁轨对火车竖直向上的支持力和火车重力平衡向心力由铁轨外轨的轮缘的水平弹力产生．这种情况下铁轨容易损坏．轮缘也容易损坏） 探究活动：再次展示火车转弯时候的图片，提醒学生观察轨道的情况。 分析：当外轨比内轨高时，铁轨对火车的支持力不再是竖直向上，和重力的合力可以提供向心力，可以减轻轨和轮缘的挤压。最佳情况是向心力恰好由支持力和重力的合力提供，铁轨的内、外轨均不受到侧向挤压的力． ①受力分析：如图所示火车受到的支持力和重力的合力的水平指向圆心， 成为使火车拐弯的向心力． ②动力学方程：根据牛顿第二定律得 mgtan θ＝m r v 20 其中r 是转弯处轨道的半径， 0v 是使内外轨均不受力的最佳速度． ③分析结论：解上述方程可知 20v ＝rgtan θ 可见，最佳情况是由0v 、r 、θ共同决定的． 当火车实际速度为v 时，可有三种可能， 当v ＝ 0v 时，内外轨均不受侧向挤压的力； 当v ＞ 0v 时，外轨受到侧向挤压的力（这时向心力增大，外轨提供一部分力）； 当v ＜0v 时，外轨受到侧向挤压的力（这时向心力减少，内轨提供一部分力）． 例1: 铁路转弯处的圆弧半径是1435m ，内外轨的间距为1.435m 规定火车通过这里的速度是72km/h ，内外轨的高度差应为多少才能使轨道不受轮缘的挤压？ 总结：物体在水平面的匀速圆周运动，从力的角度看其特点是合外力的方向一定在水平方向上，由于重力方向在竖直方向，因此物体除了重力外，至少再受到一个力，才有可能使物体产生在水平面匀速圆周运动的向心力．

生活中的圆周运动练习题(好)

3．把盛水的水桶拴在长为L 的绳子一端，使水桶在竖直平面做圆周运动，要使水在水桶转到最高点时不从水桶里流出来，这时水桶的线速度至少应该是( ) B C D 6．如图，一质量为m 的球，用长为L 的细线悬挂于O 点，在O 点正下方L/2处钉有一根长钉，把悬线沿水平方向拉直后无初速度释放，当悬线碰到钉子 瞬间，以下说法不正确的是 ( ) A ．小球的线速度突然增大 B ．小球的向心加速度突然增大 C ．小球的角速度突然增大 D ．悬线拉力突然增大 1．杂技演员在表演水流星节目时，盛水的杯子在竖直平面内做圆周运动，当杯子到最高点时，里面水也不流出来，这是因为 ( ) A ．水处于失重状态，不受重力的作用了 B ．水受平衡力作用，合力为0 C ．水受的合力提供向心力，使水做圆周运动 D ．杯子特殊，杯底对水有吸力 2．乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m 的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是（ ） A ．车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来 B ．人在最高点时对座仍可能产生压力，但压力一定小于mg C ．人在最低点时对座位的压力等于mg D ．人在最低点时对座位的压力大于mg 4．质量为m 的小球，用一条绳子系在竖直平面内做圆周运动，小球到达最高点时的速度为v ，到达最低点时的速变为24v gR ，则两位置处绳子所受的张力之差是（ ） A ．6mg B.5mg C ．4mg D ．2mg 5．如图所示，用长为l 的细绳拴着质量为m 的小球在竖直平面内做圆周运动，下列说法中正确的是( ) A ．小球在圆周最高点时所受的向心力一定为重力 B ．小球在最高点时绳子的拉力不可能为零 C D ．小球过最低点时绳子的拉力一定大于小球重力

高考物理生活中的圆周运动试题经典及解析

高考物理生活中的圆周运动试题经典及解析 一、高中物理精讲专题测试生活中的圆周运动 1．如图所示，水平长直轨道AB 与半径为R =0.8m 的光滑1 4 竖直圆轨道BC 相切于B ，BC 与半径为r =0.4m 的光滑 1 4 竖直圆轨道CD 相切于C ，质量m =1kg 的小球静止在A 点，现用F =18N 的水平恒力向右拉小球，在到达AB 中点时撤去拉力，小球恰能通过D 点．已知小球与水平面的动摩擦因数μ=0.2，取g =10m/s 2．求： （1）小球在D 点的速度v D 大小； （2）小球在B 点对圆轨道的压力N B 大小； （3）A 、B 两点间的距离x ． 【答案】(1)2/D v m s = （2）45N (3)2m 【解析】 【分析】 【详解】 （1）小球恰好过最高点D ，有： 2D v mg m r = 解得：2m/s D v = （2）从B 到D ，由动能定理： 22 11()22 D B mg R r mv mv -+= - 设小球在B 点受到轨道支持力为N ，由牛顿定律有： 2B v N mg m R -= N B =N 联解③④⑤得：N =45N （3）小球从A 到B ，由动能定理： 2122 B x F mgx mv μ-= 解得：2m x = 故本题答案是：(1)2/D v m s = （2）45N (3)2m

【点睛】 利用牛顿第二定律求出速度，在利用动能定理求出加速阶段的位移， 2．如图所示，质量m =3kg 的小物块以初速度秽v 0=4m/s 水平向右抛出，恰好从A 点沿着圆弧的切线方向进入圆弧轨道。圆弧轨道的半径为R = 3.75m ，B 点是圆弧轨道的最低点，圆弧轨道与水平轨道BD 平滑连接，A 与圆心D 的连线与竖直方向成37?角，MN 是一段粗糙的水平轨道，小物块与MN 间的动摩擦因数μ=0.1，轨道其他部分光滑。最右侧是一个半径为r =0.4m 的半圆弧轨道，C 点是圆弧轨道的最高点，半圆弧轨道与水平轨道BD 在D 点平滑连接。已知重力加速度g =10m/s 2，sin37°=0.6，cos37°=0.8。 （1）求小物块经过B 点时对轨道的压力大小； （2）若MN 的长度为L 0=6m ，求小物块通过C 点时对轨道的压力大小； （3）若小物块恰好能通过C 点，求MN 的长度L 。 【答案】（1）62N （2）60N （3）10m 【解析】 【详解】 （1）物块做平抛运动到A 点时，根据平抛运动的规律有：0cos37A v v ==? 解得：04 m /5m /cos370.8 A v v s s = ==? 小物块经过A 点运动到B 点，根据机械能守恒定律有： ()2211cos3722 A B mv mg R R mv +-?= 小物块经过B 点时，有：2 B NB v F mg m R -= 解得：()232cos3762N B NB v F mg m R =-?+= 根据牛顿第三定律，小物块对轨道的压力大小是62N （2）小物块由B 点运动到C 点，根据动能定理有： 22011222 C B mgL mg r mv mv μ--?= - 在C 点，由牛顿第二定律得：2 C NC v F mg m r += 代入数据解得：60N NC F = 根据牛顿第三定律，小物块通过C 点时对轨道的压力大小是60N

生活中的圆周运动(知识点总结)

生活中的圆周运动 一、火车转弯问题 外轨略高于内轨，使得火车所受重力和支持力的合外力F N 提供向心力。 标准速度：v = grtan θ （1）当v ＝0v 时，内外轨均不受侧向挤压的力 （2）当v ＞0v 时，外轨受到侧向挤压的力 （3）当v ＜0v 时，内轨受到侧向挤压的力 二、拱形桥 若汽车在拱桥上以速度v 前进，桥面的圆弧半径为R （1）求汽车过桥的最高点时对桥面的压力？ a ．选汽车为研究对象 b ．对汽车进行受力分析：受到重力和桥对车的支持力 c ．上述两个力的合力提供向心力、且向心力方向向下 d ．建立关系式： 向2N mV F =G -F =r ；2 N mV F =G -r 速度越快，压力越小。当F N =0时，向心力最大=G 。 脱离桥面的临界速度v =gr （2）求汽车过桥的最低点时对桥面的压力？ 向2N mV F =F -G =r ； 2 N mV F =G +r 速度越快，压力越大。 说明：上述过程中汽车做的不是匀速圆周运动，我们仍使用了匀速圆周运动的公式，原因是向心力和向心加速度的公式对于变速圆周运动同样适用。 三、航天器中的失重现象 （1）、航天器中的宇航员的向心力由引力和支持力的合力提供，方向竖直向下 （2）、宇航员具有竖直向下的加速度，对座椅的压力小于重力，处于失重状态。 注意：准确地理解失重和超重的概念，并不是重力消失，而是与它接触物体的拉力或压力不等于重力的现象。 G F N

四、竖直平面内的圆周运动 （1）绳模型 最高点：2 1mv T +mg =r 最低点：2 2mv T -mg =r 说明：绳子只要存在拉力，则小球一定能通过最高点。当只存在重力作为向心力的时候向心力最 小，令2 mv mg =r ，解得临界速度v = v > （2）杆模型 （2 1 mv mg -T'= , v r 【拉力】 （2 mv mg = , v = r 【只有重力】 最低点：2 2mv T -mg =r 五、离心运动 1、物体做离心运动的条件： 合外力合外力突然消失，或不足以提供所需的向心力。 2、离心运动 做匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或者不足以提供所需的向心力情况下，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。 2 1 1' 2 1

生活中的圆周运动习题及答案

高一物理第五章第 7节 生活中的圆周运动 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 桥顶对桥面没有压力，车速至少为（ 3?在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了（ 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 4.铁路转弯处的圆弧半径为 R,内侧和外侧的高度差为 h , L 为两轨间的距离，且 L>h ,如 果列车转弯速率大于 jRgh/L ，则（ ） 外侧铁轨与轮缘间产生挤压 5.有一种大型游戏器械， 它是一个圆筒形大容器， 筒壁竖直，游客进入容器后靠筒壁站立, 当圆筒开始转动，转速加快到一定程度时，突然地板塌落，游客发现自己没有落下去, 因为（ 6?质量为m 的小球，用一条绳子系在竖直平面内做圆周运动，小球到达最高点时的速度为 V ,到达最低点时的速变为 j4gR V ，则两位置处绳子所受的张力之差是（ 2.一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 4 A. 15 m/s B . 20 m/s C .25 m/s D . 30 m/s A. 减轻火车轮子挤压外轨 B. 减轻火车轮子挤压内轨 C. D. 限制火车向外脱轨 A. B. 铁轨与轮缘间无挤压 C. 内侧铁轨与轮缘间产生挤压 D. 内外铁轨与轮缘间均有挤压 这是 A. 游客受到的筒壁的作用力垂直于筒壁 B. 游客处于失重状态 C. 游客受到的摩擦力等于重力 D. 游客随着转速的增大有沿壁向上滑动的趋势 A. 6mg B. 5mg C. 4mg D. 2mg 7.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 .减为原来的1/4 C.增为原来的2倍 .增为原来的4倍