5.5 圆周运动的应用导学案-2021-2022学年高一下学期物理沪科版（2020）必修第二册.docx

1、第五节 圆周运动的应用知识梳理一、气体分子速度大小的测定 1920年，史特恩应用圆周运动规律测定气体分子的速率。实验装置如图：A、B共轴圆筒形容器内部抽真空，内筒A半径为r，外筒B半径为R，转轴镀银铂丝K通电加热使银蒸发成气体，一部分分子穿过与转轴平行的狭缝a后沿筒半径向外射出。研究对象运动状态运动时间等时性气体分子速率气体分子圆筒二、汽车转弯 汽车在水平路面转弯时，有向_滑出的趋势，地面对车轮有指向_的_，这个力提供汽车转弯时所需的向心力。三、火车转弯 在修建铁路转弯道时，通常使轨道平面与水平面保持一个倾角，让外轨_内轨，这样，_提供火车转弯时所需的向心力。四、离心现象1、做圆周运动的物体，

2、如果受到的力_，物体就会远离圆心，这就是离心现象。2、如果汽车转弯时的速率_、或转弯半径_、或雨天路面湿滑，静摩擦力不足以提供向心力，汽车将向外滑出发生事故。课堂活动典型例题1：质量为m60t的火车以v10m/s的速度匀速率通过一段半径r100m的圆形水平弯道。（1）若两条轨道高度相同，求轮缘受到的压力大小；（2）要使轮缘不受侧向压力，应该如何设计轨道？典型例题2：一辆质量m2103kg的汽车以v20m/s的速度驶过半径为r50m的圆环形水平车道，这辆汽车会不会发生侧滑？已知轮胎与路面间的最大静摩擦力Ff静大1.4104N。典型例题3：如图，圆盘可绕通过中心且垂直于盘面的竖直轴匀速转动，角速度

3、为，质量为m的木块与转轴之间距离为r，木块与圆盘之间的最大静摩擦力为Ff静大。分析木块相对于圆盘不发生滑动需要满足的条件。典型例题4：如图，半径为r的圆桶绕竖直中心轴匀速转动，角速度为，质量为m的物体靠在圆桶内壁与圆桶保持相对静止，它与圆桶的动摩擦因数为。分析物体相对于圆桶内壁不下滑需要满足的条件。典型例题5：质量为800kg的汽车驶上圆弧半径r为50m的拱形桥，以多大速率经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力？典型例题6：如图，过山车模型的圆轨道半径r，不计一切摩擦，为保证过山车能沿圆轨道安全经过最高点，过山车到达最高点的速度至少为多大？课后巩固1如图，倾斜环形赛道上有车正在行驶，若最前面的车做匀

4、速圆周运动，则它的合力（ ）A是恒力，方向沿OA方向B是恒力，方向沿OB方向C是变力，此时方向沿OA方向D是变力，此时方向沿OB方向2拍苍蝇与物理有关。市场出售的苍蝇拍，拍把长约30cm，拍头是长12cm、宽10cm的长方形。这种拍的使用效果往往不好，拍头打向苍蝇，尚未打到，苍蝇就飞了。有人将拍把增长到60cm，结果一打一个准。其原因是（ ）A拍头打苍蝇的力变大了 B拍头的向心加速度变大了C拍头的角速度变大了 D拍头的线速度变大了3如图，一辆轿车正在水平路面上转弯时，（ ）A水平路面对轿车的弹力方向斜向上B轿车的向心力由静摩擦力提供C轿车的向心力由重力、支持力和牵引力的合力提供D轿车的加速度方

5、向一定垂直于运动路线的切线方向4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坐着，当圆筒开始转动，转速增大到一定程度时，突然地板与坐椅一起向下坍落，游客发现自己没有落下去，这是因为（ ）A游客所受筒壁作用力垂直于筒壁 B游客处于失重状态C游客受到的摩擦力等于重力 D随转速增大游客有沿壁向上滑动趋势5洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水，下列说法错误的是（ ）A脱水过程中，衣物是紧贴筒壁的B水会从桶中甩出是因为水滴受到向心力很大的缘故C加快脱水筒转动角速度，脱水效果会更好D靠近中心的衣物脱水效果不如四周的衣物脱水效果好6如图，照片中的汽车在水平路面上做匀速圆周运动

6、，半径为90m，汽车受到的最大静摩擦力大小等于车重力的0.7倍，则运动的汽车（ ）A合力可能为零B只受重力和地面的支持力作用C最大速度不能超过25m/sD所需的向心力由重力和支持力的合力提供7水平转台上放有两个物体A、B，它们随转台一起匀速转动无相对滑动，A、B的质量之比为mAmB21，A、B离转轴的距离之比为rArB32，则A、B的线速度大小之比vAvB_，A、B所受静摩擦力大小之比FfAFfB_。8我国的高铁发展非常迅猛。为了保证行车安全，车辆转弯的技术要求是相当高的。如果在转弯处铺成如图所示内、外等高的轨道，则车辆经过弯道时，火车的_（选填“外轮”或“内轮”）对轨道有侧向挤压，容易导致翻

7、车事故。为此，铺设轨道时应该把_（选填“外轨”或“内轨”）适当降低一定的高度。9汽车在转弯处通常要限速行驶。若弯道处的路面水平，则汽车转弯时，所需的向心力由_提供。已知车辆与地面间的动摩擦因数为0.1左右，转弯半径大约为144m，则该转弯处限速40km/h的理由是_。10一架飞机进行特技飞行表演时，在竖直平面内做圆周运动，圆周半径r200m，飞行员质量m75kg，飞机经过最高点P时飞行员对座位的压力恰好为0。求此时飞机的速度大小。答案知识梳理一、气体分子速度大小的测定研究对象运动状态运动时间等时性气体分子速率气体分子匀速直线运动v圆筒匀速转动二、汽车转弯 汽车在水平路面转弯时，有向外侧滑出的趋

8、势，地面对车轮有指向内侧的静摩擦力，这个力提供汽车转弯时所需的向心力。三、火车转弯 在修建铁路转弯道时，通常使轨道平面与水平面保持一个倾角，让外轨高于内轨，这样，火车重力与铁轨对火车支持力的合力提供火车转弯时所需的向心力。四、离心现象1、不足以提供所需的向心力2、大、小、课堂活动典型例题1：（1）火车转弯向心力由外轨对外轮缘的压力提供，大小为60000N；（2）让外轨高于内轨，使轨道平面与水平面保持倾角为5.71，火车重力与铁轨对火车支持力的合力提供向心力。典型例题2：汽车运动所需的向心力为1.6104N，最大静摩擦力小于所需的向心力，故汽车会发生侧滑。典型例题3：圆盘对木块的静摩擦力提供向心

9、力木块相对于圆盘不发生滑动，静摩擦力足以提供转动时所需的向心力FfF向m2r，又Ff静大Ff故不发生滑动的条件：Ff静大m2r典型例题4：圆桶对物体的弹力提供向心力，FNm2r竖直方向上物体不下滑，Ff静mg又Ff静大FfFN越大，FN越大，Ff静大越大，物体越不容易下滑FNm2rmg，故不下滑的条件是典型例题5：汽车腾空时，汽车重力提供向心力，mg，故vm/s22.36m/s典型例题6：安全经过最高点时，过山车车厢的重力提供向心力mg，故v课后巩固1D2D3B4C5B6C732，318外轮，内轨9静摩擦力。由牛顿定律mg计算出最大安全速度vm12m/s43.2km/h，综合雨雪天气和车辆性能等因数，限速40km/h较为合理。10vm/s45m/s