2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册6.4生活中的圆周运动 课件(共25张PPT)

(共25张PPT)
生活中的圆周运动
一 、 汽车转弯
问题1:汽车转弯时为什么会有限速，特别是雨雪天气？
模型一：质点
模型二：水平圆周运动模型
f静
f静
汽车在水平路面上转弯的向心力由哪个力提供？
(限速)
例题：汽车轮胎与地面间的动摩擦因数为0.25，若水平路面转弯处半径为27m，
g=10m/s2 求：汽车转弯时为了让车轮不打滑所允许的最大速度vm
解：
二 、 火车转弯
问题2:火车与铁轨间摩擦相对来讲比较小，不能像汽车转弯一样提供其转弯所需要的向心力，
那么火车转弯时是怎么解决它所需要的向心力问题？
火车轨道的特殊性
1、水平弯道
弊端分析：
火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间的相互作用力太大，
铁轨和车轮极易受损
向心力的来源
由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力提供
F
FN
G
外轨略高于内轨
FN
火车向心力的来源：
由G和FN的合力提供
h
q
G
2、倾斜弯道
特点：
FN
h
F
q
G
FN
h
q
G
O1
O2
N
h
F
如图，斜面轨道倾角为θ，转弯半径r，要使车轮对内外轨都无压力,质量为m的火车运行的速率应该多大
火车拐弯应以规定速度行驶
G
当火车行驶速率v>v0时
当火车行驶速率vG
FN
FN′
G
FN
FN′
外轨对轮缘有侧压力
内轨对轮缘有侧压力
列车速度过快，造成翻车事故
三、汽车过拱形桥
问题3：汽车除了转弯时速度不能太大，还有什么特殊情况需要注意汽车的行驶速度的吗？
汽车质量为m，通过桥最高点速度为v，桥半径为R，则在最高点汽车对桥的压力为多大？
mg
FN
由牛顿第三定律得
FN ＜mg
若汽车通过拱桥的速度增大，会出现什么情况？
拱形桥
v2
R
mg＝m
mg
FN
当FN = 0 时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态。
FN＝0 时，汽车的速度为多大？
v＝ gR
v2
R
FN ＝mg－m
汽车质量为m，通过路面最低点速度为v，桥半径为R，则在最低点汽车对路面的压力为多大？
F合＝FN－mg
v2
R
∴ FN ＝mg + m
由牛顿第三定律得
v2
R
F压＝FN ＝mg + m
v2
R
∴ FN－mg＝m
FN ＞mg
FN
mg
Fn= m
v2
R
凹形路面
例题：一辆汽车在丘陵地匀速行驶，地形如图所示，由于轮胎老旧，
途中爆胎，爆胎最可能发生在哪个地段？（）
A、a处 B、b处 C、c处 D、d处
D
思考与讨论
对航天器：绕地球做圆周圆周运动重力提供向心力：
四、航天器中的失重现象
需要的向心力等于其重力，说明当他以此速度运动时，
宇航员与座椅之间没有挤压
躯体各部分而言，同样所需的向心力等于躯体各部分所受
的重力，躯体各部分之间作用力也为零
宇航员完全感觉不到重力的存在，处于完全失重状态！
注意：失重不是失去重力！
O
F合 = mω2r，物体做匀速圆周运动
F合＜mω2r ，物体做逐渐远离圆心的运动
F 合= 0 ，物体沿切线方向飞出远离圆心
1、定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。
2、条件：
0 ≤F合＜mω2r
供<需
五、离心运动
3、离心运动的应用
洗衣机脱水桶
离心分离
离心制管技术
4、离心运动的危害与防止
（1）在水平路面上行驶的汽车转弯时，若速度过快，汽车将做离心运动
而造成交通事故。因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度。
（2）高速运转的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需的向心力，离心运动会使其破裂，酿成事故。