6.4 生活中的圆周运动 课件（30张PPT）
文档属性
| 名称 | 6.4 生活中的圆周运动 课件（30张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 12.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-09 15:47:10 | ||
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文档简介
6.4 生活中圆周运动
第六章 圆周运动
物体做匀速圆周运动时需要什么力？谁来提供？
需要向心力，由合力提供向心力
方向：
大小：
总是指向圆心
向心力的特点？
什么叫向心加速度？其物理意义？公式如何？
定义：物体做匀速圆周运动时总指向圆心的加速度。
物理意义：描述速度方向变化快慢的物理量
大小：
新课入
复习回顾
0
绿皮车的记忆
新课入
情景引入 寻找课题
0
问题1：火车车轮与铁轨的构造是怎样的？
轮缘
新课入
火车拐弯
1
问题2：如果火车在水平弯道上转弯，试分析其受力情况及向心力的来源。
G
FN
F
外轨对轮缘的弹力
G
FN
.
F
新课入
火车拐弯
1
θ
FN
在转弯处外轨略高于内轨
G
O
F合
θ
火车转弯所需的向心力的
方向是在水平方向上还是在与斜面平行的方向上？
新课入
火车拐弯
1
O
G
FN
F合
θ
θ
F合＝mg tanθ
火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？
轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？
火车转弯时所需的向心力
新课入
火车拐弯
1
2、当 时：
1、当 时：
G
FN
θ
轮缘受到外轨向内的弹力
G
FN
θ
F
F
轮缘受到内轨向外的弹力
新课入
火车拐弯
1
思维拓展
赛道和高速公路转弯处也是外高内低， 并且超车道比主车道更加倾斜。
新课入
火车拐弯
1
例1. 火车以半径 R = 900 m 转弯，火车质量为 8×105 kg ，速度为 30 m/s，火车轨距 d =1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度 h 为多少？( θ 较小时 tan θ = sin θ )
θ
新课入
火车拐弯
1
FN
mg
F
θ
h
由力的关系得:
由向心力公式得:
由几何关系得:
由于 θ 很小，所以 tan θ ≈ sin θ
m
d
新课入
火车拐弯
1
例1 铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为θ，如图所示，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度等于 ，则
A.内轨对内侧车轮轮缘有挤压
B.外轨对外侧车轮轮缘有挤压
√
新课入
火车拐弯
1
各种凸形桥
1、汽车过拱形桥
新课入
汽车过桥
2
公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时，也可以看做圆周运动。
那么是什么力提供汽车的向心力呢？不同面受力有什么不同？
新课入
汽车过桥
2
问题1：汽车过拱形桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？
mg
FN
v2
R
v2
R
FN ＝mg－m
v2
R
F压＝FN ＝mg－m
汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重
FN ＜mg
mg－FN＝m
新课入
汽车过桥
2
v2
R
mg＝m
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
v2
R
FN ＝mg－m
问题2：汽车过拱形桥时，运动速度变大，车对凸桥的压力如何变化？
mg
FN
v＝????????
?
FN＝0 时，汽车的速度为多大？
新课入
汽车过桥
2
问题3：汽车过凹形桥时，在最低点时，车对凹桥的压力又怎样？
FN
mg
v2
R
FN ＝mg + m
v2
R
F压＝FN ＝mg + m
v2
R
FN－mg＝m
汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于超重
FN ＞mg
若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？
新课入
汽车过桥
2
用模拟实验验证分析
注意观察指针的偏转大小
新课入
汽车过桥
2
例2 如图所示，质量m＝2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为60 m，如果桥面能承受的压力不超过3.0×105 N，则：(g取10 m/s2)
(1)汽车允许的最大速率是多少？
新课入
汽车过桥
2
(2)若以所求速率行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？
1.0×105 N
思考与讨论：地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力为零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？
新课入
航天器中的失重现象
3
当 时，座舱对他的支持力 FN = 0，航天员处于完全失重状态。
在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中的宇航员，除了地球引力外，还可能受到飞船座舱对他的支持力 FN ：
失重
新课入
航天器中的失重现象
3
例3 (多选)宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完全失重状态，下列说法正确的是
A.宇航员仍受重力的作用 B.宇航员受力平衡
C.宇航员所受重力等于所需的向心力 D.宇航员不受重力的作用
√
√
新课入
航天器中的失重现象
3
新课入
航天器中的失重现象
3
例3.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，下列说法中正确的有 ( )
A．可以用天平测量物体的质量
B．可以用水银气压计测舱内的气压
C．可以用弹簧测力计测拉力
D．在卫星内将重物挂于弹簧测力计上，弹簧测力计示数为零，但重物仍受地球的引力
CD
新课入
航天器中的失重现象
3
分析上面视频中运动产生的原因（条件）？
新课入
离心运动
4
设质量为m的物体，沿半径为R的圆周做匀速圆周运动，线速度为v，运动中受到指向圆心的外力的合力为F，如图所示．
匀速圆周运动
(1)如果合外力F恰好等于向心力，即F＝F向心，物体将怎样运动？
(2)如果运动中合外力F突然消失，即F＝0，
物体将怎样运动？
保持匀速直线
惯性
(3)假设运动中合外力F减小了，即F离心运动
新课入
离心运动
4
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
新课入
离心运动
4
离心抛掷
离心脱水
离心分离
离心甩干
3、离心运动的应用
新课入
离心运动
4
赛道设计
交通限速
4、离心运动的危害与防止
新课入
离心运动
4
例4 关于离心运动，下列说法中正确的是
A.物体一直不受外力作用时，可能做离心运动
B.在外界提供的向心力突然变大时，原来做匀速圆周运动的物体将做离
心运动
C.只要向心力的数值发生变化，原来做匀速圆周运动的物体就将做离心运动
D.当外界提供的向心力突然消失或数值变小时，原来做匀速圆周运动的物体将做离心运动
√
新课入
离心运动
4
第六章 圆周运动
物体做匀速圆周运动时需要什么力？谁来提供？
需要向心力，由合力提供向心力
方向：
大小：
总是指向圆心
向心力的特点？
什么叫向心加速度？其物理意义？公式如何？
定义：物体做匀速圆周运动时总指向圆心的加速度。
物理意义：描述速度方向变化快慢的物理量
大小：
新课入
复习回顾
0
绿皮车的记忆
新课入
情景引入 寻找课题
0
问题1：火车车轮与铁轨的构造是怎样的？
轮缘
新课入
火车拐弯
1
问题2：如果火车在水平弯道上转弯，试分析其受力情况及向心力的来源。
G
FN
F
外轨对轮缘的弹力
G
FN
.
F
新课入
火车拐弯
1
θ
FN
在转弯处外轨略高于内轨
G
O
F合
θ
火车转弯所需的向心力的
方向是在水平方向上还是在与斜面平行的方向上？
新课入
火车拐弯
1
O
G
FN
F合
θ
θ
F合＝mg tanθ
火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？
轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？
火车转弯时所需的向心力
新课入
火车拐弯
1
2、当 时：
1、当 时：
G
FN
θ
轮缘受到外轨向内的弹力
G
FN
θ
F
F
轮缘受到内轨向外的弹力
新课入
火车拐弯
1
思维拓展
赛道和高速公路转弯处也是外高内低， 并且超车道比主车道更加倾斜。
新课入
火车拐弯
1
例1. 火车以半径 R = 900 m 转弯，火车质量为 8×105 kg ，速度为 30 m/s，火车轨距 d =1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度 h 为多少？( θ 较小时 tan θ = sin θ )
θ
新课入
火车拐弯
1
FN
mg
F
θ
h
由力的关系得:
由向心力公式得:
由几何关系得:
由于 θ 很小，所以 tan θ ≈ sin θ
m
d
新课入
火车拐弯
1
例1 铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为θ，如图所示，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度等于 ，则
A.内轨对内侧车轮轮缘有挤压
B.外轨对外侧车轮轮缘有挤压
√
新课入
火车拐弯
1
各种凸形桥
1、汽车过拱形桥
新课入
汽车过桥
2
公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时，也可以看做圆周运动。
那么是什么力提供汽车的向心力呢？不同面受力有什么不同？
新课入
汽车过桥
2
问题1：汽车过拱形桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？
mg
FN
v2
R
v2
R
FN ＝mg－m
v2
R
F压＝FN ＝mg－m
汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重
FN ＜mg
mg－FN＝m
新课入
汽车过桥
2
v2
R
mg＝m
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
v2
R
FN ＝mg－m
问题2：汽车过拱形桥时，运动速度变大，车对凸桥的压力如何变化？
mg
FN
v＝????????
?
FN＝0 时，汽车的速度为多大？
新课入
汽车过桥
2
问题3：汽车过凹形桥时，在最低点时，车对凹桥的压力又怎样？
FN
mg
v2
R
FN ＝mg + m
v2
R
F压＝FN ＝mg + m
v2
R
FN－mg＝m
汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于超重
FN ＞mg
若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？
新课入
汽车过桥
2
用模拟实验验证分析
注意观察指针的偏转大小
新课入
汽车过桥
2
例2 如图所示，质量m＝2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为60 m，如果桥面能承受的压力不超过3.0×105 N，则：(g取10 m/s2)
(1)汽车允许的最大速率是多少？
新课入
汽车过桥
2
(2)若以所求速率行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？
1.0×105 N
思考与讨论：地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力为零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？
新课入
航天器中的失重现象
3
当 时，座舱对他的支持力 FN = 0，航天员处于完全失重状态。
在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中的宇航员，除了地球引力外，还可能受到飞船座舱对他的支持力 FN ：
失重
新课入
航天器中的失重现象
3
例3 (多选)宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完全失重状态，下列说法正确的是
A.宇航员仍受重力的作用 B.宇航员受力平衡
C.宇航员所受重力等于所需的向心力 D.宇航员不受重力的作用
√
√
新课入
航天器中的失重现象
3
新课入
航天器中的失重现象
3
例3.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，下列说法中正确的有 ( )
A．可以用天平测量物体的质量
B．可以用水银气压计测舱内的气压
C．可以用弹簧测力计测拉力
D．在卫星内将重物挂于弹簧测力计上，弹簧测力计示数为零，但重物仍受地球的引力
CD
新课入
航天器中的失重现象
3
分析上面视频中运动产生的原因（条件）？
新课入
离心运动
4
设质量为m的物体，沿半径为R的圆周做匀速圆周运动，线速度为v，运动中受到指向圆心的外力的合力为F，如图所示．
匀速圆周运动
(1)如果合外力F恰好等于向心力，即F＝F向心，物体将怎样运动？
(2)如果运动中合外力F突然消失，即F＝0，
物体将怎样运动？
保持匀速直线
惯性
(3)假设运动中合外力F减小了，即F
新课入
离心运动
4
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
新课入
离心运动
4
离心抛掷
离心脱水
离心分离
离心甩干
3、离心运动的应用
新课入
离心运动
4
赛道设计
交通限速
4、离心运动的危害与防止
新课入
离心运动
4
例4 关于离心运动，下列说法中正确的是
A.物体一直不受外力作用时，可能做离心运动
B.在外界提供的向心力突然变大时，原来做匀速圆周运动的物体将做离
心运动
C.只要向心力的数值发生变化，原来做匀速圆周运动的物体就将做离心运动
D.当外界提供的向心力突然消失或数值变小时，原来做匀速圆周运动的物体将做离心运动
√
新课入
离心运动
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