【新人教版】高中物理必修二 6.4生活中的圆周运动 课件（34张PPT）
文档属性
| 名称 | 【新人教版】高中物理必修二 6.4生活中的圆周运动 课件（34张PPT） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 5.5MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2021-12-29 16:11:43 | ||
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文档简介
(共34张PPT)
6.4 生活中的圆周运动
新人教版 必修二
1.能根据所学知识分析生活中的各种圆周运动现象，在此过程中体会模型建构的方法。
2.知道航天器中的失重现象。
3.观察生活中的离心现象，知道离心运动产生的原因。了解其在生活中的应用，并知道离心运动所带来的危害。
学习目标
引入
在铁路弯道处，稍微留意一下，就能发现内、外轨道的高度略有不同。你能解释其中的原因吗？
一、火车转弯
观察：火车车轮的构造。
思考：火车转弯时所需的向心力是由哪些力提供的？
车轮的构造：
一、火车转弯
观察：火车车轮的构造。
思考：火车转弯时所需的向心力是由哪些力提供的？
[问题]：如果转弯处内外轨一样高，火车转弯需要的向心力由什么力来提供呢？
N
FN
G
内轨
外轨
向心力由外侧轨道对车轮轮缘的弹力提供。
缺点：火车质量很大，轮缘和外轨间的相互作用力很大，铁轨容易损坏、变形，发生危险。
外轨对轮缘的弹力
一、火车转弯
请设计一个方案，让火车既能安全通过弯道，又能减少轨道与轮缘的挤压？
在实际火车与轨道设计中，利用轮缘挤压只能增加小部分的向心力；垫高外轨可增加较多的向心力。
外
内
思考
一、火车转弯
外轨略高于内轨（倾斜轨道）
解决方案
火车转弯时，外轨道应该适当垫高。使火车以一定速度通过弯道时，受到重力与支持力的合力恰好提供向心力，此时内轨和外轨同轮缘之间
向心力完全由重力G和支持力FN的合力提供
FN
均无挤压。
一、火车转弯
1、轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？
θ
FN
G
O
F合
F合＝mg tanθ
θ
限定速度
临界速度：
G
FN
θ
① 当 时，
F
>
O
内轨对轮缘产生向外的弹力。
F
G
FN
θ
F
<
② 当 时，
O
外轨对轮缘产生向内的弹力。
转弯速度过快呢？
F
其他交通工具的转弯：
转弯速度过大引起的思考：
例 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
√
此时重力和支持力的合力提供向心力，内、外轨道对火车均无侧压力，如图所示，
[想一想]：如果汽车在拱形桥上，以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候，路面受到的压力大小还等于重力吗？
二、汽车过桥
[思考与讨论]：
根据公式 ，试分析如果汽车的速度不断增大，压力大小会如何变化？当速度多大时，压力为零？
可知：v越大，FN越小
当v逐渐增大， ，此时FN = 0，
二、汽车过桥
如果将地球看做一个巨大的拱形桥，桥面半径就是地球半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零从而脱离地球？（R=6400km)
思维拓展：
解：由圆周运动条件可得
∴
凹形路面
质量为m的汽车以速度v通过半径为的凹型路面。它经路面的最低点时对路面的压力为多大？比汽车的重量大还是小？速度越大压力越大还是越小？
拱形桥：
凹形路面：
思考：你能解释为什么拱形造价高却最常见吗？
水平桥：
探究结论
汽车经过不同类型的路面时压力不同：
v
G
FN
最高点
失重
超重
最低点
汽车对路面的压力最大
G
凸形桥和凹形路面比较
m
r
O
r
O
v
m
航天中的失重现象
揭开“过山车”和“水流星” 之谜
水流星
过山车
G
最高点
FN
揭开“过山车”和“水流星” 之谜
三、离心运动
思考：
1、做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动？
2、如果物体受到的合外力不足以提供向心力，它会怎样运动？
1.离心运动：做匀速圆周运动的物体，在所受的合力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，物体所做的逐渐远离圆心的运动叫做离心运动．
1)离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象．
2)离心现象的本质是物体惯性的表现
3)离心的条件：做匀速圆周运动的物体合外力消失或不足以提供所需的向心力．
4)做离心运动的质点实际上并没受到所谓的“离心力”作用，因为没有任何物体提供这种力。
若合外力突然消失，以这一时刻的线速度沿切线方向飞去
若0＜F合＜ F向，物体边转边逐渐远离圆心
三、离心运动
本课小结
一.铁路的弯道
1.向心力的来源: 外轨高于内轨时，重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力。
2.转弯处的半径和火车运行速度的条件限制。
火车转弯规定: V临界=tana
v过大时:外侧轨道与轮之间有弹力
v过小时:内侧轨道与轮之间有弹力
二.拱形桥1.汽车过拱形桥时，对桥面的压力与重力比较。2.圆周运动中的超重、失重情况。
三. 离心运动1.离心现象的分析与讨论。
2.离心运动的应用和防止。
当堂检测
C
2.［多选］公路急转弯处通常是交通事故多发地带。如图，某公路急转弯处是一段圆弧，当汽车行驶的速率为v0 时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，则在该弯道处（ ）
A.路面外侧高内侧低
B.车速只要低于v0，车辆便会向内侧滑动
C.车速虽然高于v0，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动
D.当路面结冰时，与未结冰时相比，v0的值变小
AC
3. 下列生活实例中不是利用离心运动的是（ ）
A.洗衣机脱水桶甩衣服
B.炼钢厂利用圆柱形模子制作无缝钢管
C.旋转蜂箱分离蜂蜜
D.机械上的飞轮、砂轮不能超过允许的最大转速
D
解析：A错：脱水桶高速转动时，需要的向心力大小大于水和衣服之间的附着力，水做离心运动从衣服上被甩掉，属于离心现象。
B错：炼钢厂利用圆柱形模子制作无缝钢管采用离心制管技术。
C错：旋转蜂箱分离蜂蜜，利用离心运动。
D对：机械上的飞轮、砂轮不能超过允许的最大转速是为了防止离心现象带来的危害。
4.一辆质量为800 kg的汽车在圆弧半径为50 m的拱桥上行驶（g取10 m/s2）。
（1）若汽车到达桥顶时速度为v1=5 m/s，汽车对桥面的压力是多大？
（2）汽车以多大速度经过桥顶时，恰好对桥面没有压力？
（3）汽车对桥面的压力过小是不安全的，因此汽车过桥时的速度不能过大。对于同样的车速，拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？
（4）如果拱桥的半径增大到与地球半径一样大，汽车要在桥面上腾空，速度至少为多大？（已知地球半径为6 400 km）
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php
6.4 生活中的圆周运动
新人教版 必修二
1.能根据所学知识分析生活中的各种圆周运动现象，在此过程中体会模型建构的方法。
2.知道航天器中的失重现象。
3.观察生活中的离心现象，知道离心运动产生的原因。了解其在生活中的应用，并知道离心运动所带来的危害。
学习目标
引入
在铁路弯道处，稍微留意一下，就能发现内、外轨道的高度略有不同。你能解释其中的原因吗？
一、火车转弯
观察：火车车轮的构造。
思考：火车转弯时所需的向心力是由哪些力提供的？
车轮的构造：
一、火车转弯
观察：火车车轮的构造。
思考：火车转弯时所需的向心力是由哪些力提供的？
[问题]：如果转弯处内外轨一样高，火车转弯需要的向心力由什么力来提供呢？
N
FN
G
内轨
外轨
向心力由外侧轨道对车轮轮缘的弹力提供。
缺点：火车质量很大，轮缘和外轨间的相互作用力很大，铁轨容易损坏、变形，发生危险。
外轨对轮缘的弹力
一、火车转弯
请设计一个方案，让火车既能安全通过弯道，又能减少轨道与轮缘的挤压？
在实际火车与轨道设计中，利用轮缘挤压只能增加小部分的向心力；垫高外轨可增加较多的向心力。
外
内
思考
一、火车转弯
外轨略高于内轨（倾斜轨道）
解决方案
火车转弯时，外轨道应该适当垫高。使火车以一定速度通过弯道时，受到重力与支持力的合力恰好提供向心力，此时内轨和外轨同轮缘之间
向心力完全由重力G和支持力FN的合力提供
FN
均无挤压。
一、火车转弯
1、轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？
θ
FN
G
O
F合
F合＝mg tanθ
θ
限定速度
临界速度：
G
FN
θ
① 当 时，
F
>
O
内轨对轮缘产生向外的弹力。
F
G
FN
θ
F
<
② 当 时，
O
外轨对轮缘产生向内的弹力。
转弯速度过快呢？
F
其他交通工具的转弯：
转弯速度过大引起的思考：
例 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
√
此时重力和支持力的合力提供向心力，内、外轨道对火车均无侧压力，如图所示，
[想一想]：如果汽车在拱形桥上，以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候，路面受到的压力大小还等于重力吗？
二、汽车过桥
[思考与讨论]：
根据公式 ，试分析如果汽车的速度不断增大，压力大小会如何变化？当速度多大时，压力为零？
可知：v越大，FN越小
当v逐渐增大， ，此时FN = 0，
二、汽车过桥
如果将地球看做一个巨大的拱形桥，桥面半径就是地球半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零从而脱离地球？（R=6400km)
思维拓展：
解：由圆周运动条件可得
∴
凹形路面
质量为m的汽车以速度v通过半径为的凹型路面。它经路面的最低点时对路面的压力为多大？比汽车的重量大还是小？速度越大压力越大还是越小？
拱形桥：
凹形路面：
思考：你能解释为什么拱形造价高却最常见吗？
水平桥：
探究结论
汽车经过不同类型的路面时压力不同：
v
G
FN
最高点
失重
超重
最低点
汽车对路面的压力最大
G
凸形桥和凹形路面比较
m
r
O
r
O
v
m
航天中的失重现象
揭开“过山车”和“水流星” 之谜
水流星
过山车
G
最高点
FN
揭开“过山车”和“水流星” 之谜
三、离心运动
思考：
1、做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动？
2、如果物体受到的合外力不足以提供向心力，它会怎样运动？
1.离心运动：做匀速圆周运动的物体，在所受的合力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，物体所做的逐渐远离圆心的运动叫做离心运动．
1)离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象．
2)离心现象的本质是物体惯性的表现
3)离心的条件：做匀速圆周运动的物体合外力消失或不足以提供所需的向心力．
4)做离心运动的质点实际上并没受到所谓的“离心力”作用，因为没有任何物体提供这种力。
若合外力突然消失，以这一时刻的线速度沿切线方向飞去
若0＜F合＜ F向，物体边转边逐渐远离圆心
三、离心运动
本课小结
一.铁路的弯道
1.向心力的来源: 外轨高于内轨时，重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力。
2.转弯处的半径和火车运行速度的条件限制。
火车转弯规定: V临界=tana
v过大时:外侧轨道与轮之间有弹力
v过小时:内侧轨道与轮之间有弹力
二.拱形桥1.汽车过拱形桥时，对桥面的压力与重力比较。2.圆周运动中的超重、失重情况。
三. 离心运动1.离心现象的分析与讨论。
2.离心运动的应用和防止。
当堂检测
C
2.［多选］公路急转弯处通常是交通事故多发地带。如图，某公路急转弯处是一段圆弧，当汽车行驶的速率为v0 时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，则在该弯道处（ ）
A.路面外侧高内侧低
B.车速只要低于v0，车辆便会向内侧滑动
C.车速虽然高于v0，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动
D.当路面结冰时，与未结冰时相比，v0的值变小
AC
3. 下列生活实例中不是利用离心运动的是（ ）
A.洗衣机脱水桶甩衣服
B.炼钢厂利用圆柱形模子制作无缝钢管
C.旋转蜂箱分离蜂蜜
D.机械上的飞轮、砂轮不能超过允许的最大转速
D
解析：A错：脱水桶高速转动时，需要的向心力大小大于水和衣服之间的附着力，水做离心运动从衣服上被甩掉，属于离心现象。
B错：炼钢厂利用圆柱形模子制作无缝钢管采用离心制管技术。
C错：旋转蜂箱分离蜂蜜，利用离心运动。
D对：机械上的飞轮、砂轮不能超过允许的最大转速是为了防止离心现象带来的危害。
4.一辆质量为800 kg的汽车在圆弧半径为50 m的拱桥上行驶（g取10 m/s2）。
（1）若汽车到达桥顶时速度为v1=5 m/s，汽车对桥面的压力是多大？
（2）汽车以多大速度经过桥顶时，恰好对桥面没有压力？
（3）汽车对桥面的压力过小是不安全的，因此汽车过桥时的速度不能过大。对于同样的车速，拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？
（4）如果拱桥的半径增大到与地球半径一样大，汽车要在桥面上腾空，速度至少为多大？（已知地球半径为6 400 km）
https://www.21cnjy.com/help/help_extract.php