
1.現(xiàn)實(shí)生活中為什么幾乎見不到凹形橋?
3.發(fā)生條件當(dāng)提供的向心力_______需要的向心力,即合外力
不足以提供所需的向心力(F<mω2r)時(shí),物體沿切
線與圓周之間的一條曲線運(yùn)動(dòng)——遠(yuǎn)離圓心.
離心運(yùn)動(dòng)的本質(zhì):是物體慣性的體現(xiàn).
甲 乙
2.向心力的來源:轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力由重力和彈力的合力提供.如乙圖.3.明確圓周平面雖然外軌高于內(nèi)軌,但整個(gè)外軌是等高的,整個(gè)內(nèi)軌是等高的.因而火車在行駛的過程中,重心的高度不變,即火車重心的軌跡在同一水平面內(nèi).故火車的圓周平面是水平面,而不是斜面.即火車的向心加速度和向心力均是沿水平面指向圓心.
(1)火車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力為水平方向,而不是斜向下方.(2)汽車、摩托車賽道拐彎處,高速公路轉(zhuǎn)彎處設(shè)計(jì)成外高內(nèi)低,也是盡量使車受到的重力和支持力的合力提供向心力,以減小車輪受到地面施加的側(cè)向擠壓.
2.物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件:做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,一旦提供向心力的外力突然消失,或者外力不能提供足夠的向心力時(shí),物體做遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng),即離心運(yùn)動(dòng).3.離心運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn):物體做離心運(yùn)動(dòng)并不是物體受到離心力作用.而是由于外力不能提供足夠的向心力.所謂“離心力”也是由效果命名的,實(shí)際并不存在.
(1)離心運(yùn)動(dòng)并不是受“離心力”的作用產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng).(2)離心運(yùn)動(dòng)并不是沿半徑方向向外遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng).
1.火車在拐彎時(shí),對于向心力的分析,正確的是( )A.由于火車本身作用而產(chǎn)生了向心力B.主要是由于內(nèi)外軌的高度差的作用,車身略有傾斜,車身所受重力的分力產(chǎn)生了向心力
C.火車在拐彎時(shí)的速率小于規(guī)定速率時(shí),內(nèi)軌將給火車側(cè)壓力,側(cè)壓力就是向心力D.火車在拐彎時(shí)的速率大于規(guī)定速率時(shí),外軌將給火車側(cè)壓力,側(cè)壓力作為火車拐彎時(shí)向心力的一部分
解析: 火車正常拐彎時(shí),重力和支持力的合力提供向心力,故A、B錯(cuò);拐彎速率大于(或小于)標(biāo)準(zhǔn)速率時(shí),外軌(或內(nèi)軌)有側(cè)壓力作用,此時(shí)火車受重力、支持力、側(cè)壓力的作用,三力合力提供向心力.答案: D
2.火車轉(zhuǎn)彎可以看成是做勻速圓周運(yùn)動(dòng),火車速度提高會(huì)使外軌受損.為解決火車高速轉(zhuǎn)彎時(shí)不使外軌受損這一難題,你認(rèn)為以下措施可行的是( )A.減小內(nèi)外軌的高度差B.增加內(nèi)外軌的高度差C.減小彎道半徑 D.增大彎道半徑
答案: 4 589 N
答案: (1)105 N (2)0.1
解決本題的關(guān)鍵在于:(1)正確確定圓周運(yùn)動(dòng)的軌道平面、圓心及半徑.(2)正確畫出受力分析圖,一般按力的正交分解處理力且有一個(gè)方向指向圓心.
6.司機(jī)要能夠控制行駛中的汽車,汽車對地面的壓力一定要大于零,在高速公路所建的高架橋的頂部可以看做是一個(gè)圓弧,若高速公路上汽車的設(shè)計(jì)時(shí)速為180 km/h,則高架橋頂部的圓弧半徑至少應(yīng)為________.(g=9.8 m/s2)
這是一道與汽車過凹形橋相類似的題,其受力分析完全相同,由牛頓第二定律列出的關(guān)系式完全一樣.我們要學(xué)會(huì)從不同題目中找到相同模型的解決方法,通過這樣的多題一解達(dá)到融會(huì)貫通、觸類旁通的目的.
7.物體做離心運(yùn)動(dòng)時(shí),對運(yùn)動(dòng)軌跡的判斷正確的是( )A.一定是直線 B.一定是曲線C.可能是直線也可能是曲線 D.可能是一個(gè)小圓
解析: 做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,在合外力突然消失時(shí)物體從切線飛出后可能做勻速直線運(yùn)動(dòng);當(dāng)向心力不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力時(shí),物體做離心運(yùn)動(dòng),即越來越遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng).所以,運(yùn)動(dòng)可能是直線也可能是曲線,但不可能是圓周.答案: C
(1)若賽車的速度達(dá)到72 km/h,這輛車在運(yùn)動(dòng)過程中會(huì)不會(huì)發(fā)生側(cè)移? (2)若將場地建成外高內(nèi)低的圓形,且傾角θ=30°,并假設(shè)車輪和地面之間的最大靜摩擦力不變,為保證賽車的行駛安全,賽車最大行駛速度應(yīng)為多大?(取g=10 m/s2)
②此時(shí)向心力處在賽車所在點(diǎn)的水平面內(nèi),即合力的方向水平指向圓心③利用正交分解法分析問題時(shí),一般以加速度方向作為x軸正方向建立直角坐標(biāo)系.本題應(yīng)沿水平方向和豎直方向建立直角坐標(biāo)系
(2)若將場地建成外高內(nèi)低的圓形,則賽車做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力由重力mg、支持力N和靜摩擦力的合力來提供②如圖所示為賽車做圓周運(yùn)動(dòng)的后視圖(賽車正垂直紙面向里運(yùn)動(dòng)).賽車以最大速度vmax行駛時(shí),地面對賽車的摩擦力為最大靜摩擦力Fmax.受力分析如圖所示,利用正交分解法列方程③
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