物理人教版（2019）必修第二册6.4生活中的圆周运动（共30张ppt）
文档属性
| 名称 | 物理人教版（2019）必修第二册6.4生活中的圆周运动（共30张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-24 14:39:27 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
第4节 生活中的圆周运动
火车转弯--水平面内的圆周运动
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：
知识回顾：
物体做匀速圆周运动时需要什么力？谁来提供？
向心力，合力提供
向心力的特点？
方向：
大小：
时刻指向圆心
物体做匀速圆周运动时，所受合外力有何特点？
合外力全部提供向心力，合外力的大小不变，方向始终指向圆心，时刻变化。
火车在弯轨道上运行
1.铁路的弯道
火车水平转弯时情况分析：由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力F提供向心力F
F
如图所示 ，内外轨高度差 h , 水平宽度L,转弯半径R,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
N
h
F
L
火车拐弯应以规定速度行驶，如果v行驶>v设计，或v行驶例题
(转弯设计时速)
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
火车拐弯
V很大时，h、R越大,L越小，火车转弯才安全
θ很小时,sinθ≈tanθ
内外轨高度差h和轨距L和安全速度v的关系
L
h
θ
θ
FN
G
F合
汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢
O
mg
FN
Ff
二、汽车转弯
动摩擦因数为μ，转弯半径为R，汽车在水平路面上转弯所需要的安全速度？
O
mg
FN
Ff
匀速圆周时：F合=Fn
运动分析可知：Fn=
受力分析可知：F合=f
即由静摩擦力提供向心力，f=
f随着速度v的增大而增大，当v增大到一定值时，f=fmax,速度达到最大值。
安全转弯的改进措施:
(1)增大转弯半径
(2)增加路面的粗糙程度
(3)最重要的一点:转弯时司机应该减速慢行!
还有没有其它有效措施？
赛道的设计
高速转弯路段为何设计成外高内低？
有何意义？
汽车在斜面路基上匀速转弯时，
假设路面光滑
匀速圆周运动：F合=Fn=
受力分析可知：F合=mgtanθ
即mgtanθ=
θ
FN
F合
mg
θ
Ff
Ff
O
当速度适当大于或小于该速度时，汽车会安全吗？
如果安全，汽车受力有何变化？
转弯速度过大引起的思考：
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？
思考：
实例
一、拱形桥
三、竖直平面内的圆周运动
三
汽车过桥
F压＝FN＝mg
水平桥
凸形桥
凹形桥
分析
质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力．
以“凸形桥”为例分析：
2、分析汽车的受力情况
3、找圆心
5、列方程
FN
G
·
F合= G-FN
1、确定汽车为研究对象
F合力=F向心力
思考：汽车在拱形桥顶端的速度不同，
桥对车的支持力也不同，有什么不同呢 ？
属失重现象。
4、确定F合即F向心力的方向
拓展
凹形桥
分析汽车通过最低点时车对桥
的压力
F合= FN-G
可见汽车的速度v越大，对桥的压力越大，由于加速度a的方向竖直向上，属超重现象。
汽车对桥面的压力 超重失重状态
最高点
最低点
失重
超重
小结：
四、航天器中的失重现象
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，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？……
思 考
mg
地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径R= 6400km，若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力会变成零FN=0？
此时司机处于完全失重状态。
由
得
思 考
1、航天器在发射升空（加速上升）时，航天员处在超重还是失重状态？
2、航天器在轨道正常运行（绕地球做匀速圆周运动）时，航天员处在超重还是失重状态？
超重
FN
mg
a
FN－mg ＝ma
FN＞mg
航天器、座舱、航天员加速度相同，所以都由受到万有引力提供向心力，所以支持力FN＝0 ，航天员处于完全失重.
3、航天员完全失重的本质：
是弹力为零，不是重力为零，只是太空处重力比地表处重力变小.
是离地球太远，从而摆脱了地球引力吗？
航天器中的失重现象
五、离心运动
O
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＜Fn=mω2r
F 合= 0 ，物体沿切线方向飞出远离圆心
F合＜mω2r ，物体做介于切线和圆周之间的曲线运动逐渐远离圆心的运动
F合=mω2r ，物体做匀速圆周运动
(1) 当 F＝mω2r 时，物体做匀速圆周运动；
(2) 当 F＝0 时，物体沿切线方向飞出；
(3) 当 F＜mω2r 时，物体逐渐远离圆心；
(4) 当 F＞mω2r 时，物体逐渐靠近圆心做近心或向心运动。
离心运动的动力学本质：
（1）物体做离心运动，并不是受到“离心力”作用，更不是“离心力”大于向心力，而是外界提供的向心力不足或突然消失。
（2）离心运动不是沿着半径背离圆心的运动，而是沿着切线或曲线离心的运动。
离心抛掷
离心脱水
离心分离
离心甩干
离心运动的应用
离心运动
赛道设计
交通限速
离心运动的危害与防止
离心运动
谢谢 再见！
第4节 生活中的圆周运动
火车转弯--水平面内的圆周运动
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：
知识回顾：
物体做匀速圆周运动时需要什么力？谁来提供？
向心力，合力提供
向心力的特点？
方向：
大小：
时刻指向圆心
物体做匀速圆周运动时，所受合外力有何特点？
合外力全部提供向心力，合外力的大小不变，方向始终指向圆心，时刻变化。
火车在弯轨道上运行
1.铁路的弯道
火车水平转弯时情况分析：由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力F提供向心力F
F
如图所示 ，内外轨高度差 h , 水平宽度L,转弯半径R,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
N
h
F
L
火车拐弯应以规定速度行驶，如果v行驶>v设计，或v行驶
(转弯设计时速)
当火车行驶速率v>v0时
当火车行驶速率v
FN
FN′
G
FN
FN′
外轨对轮缘有侧压力
内轨对轮缘有侧压力
火车拐弯
V很大时，h、R越大,L越小，火车转弯才安全
θ很小时,sinθ≈tanθ
内外轨高度差h和轨距L和安全速度v的关系
L
h
θ
θ
FN
G
F合
汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢
O
mg
FN
Ff
二、汽车转弯
动摩擦因数为μ，转弯半径为R，汽车在水平路面上转弯所需要的安全速度？
O
mg
FN
Ff
匀速圆周时：F合=Fn
运动分析可知：Fn=
受力分析可知：F合=f
即由静摩擦力提供向心力，f=
f随着速度v的增大而增大，当v增大到一定值时，f=fmax,速度达到最大值。
安全转弯的改进措施:
(1)增大转弯半径
(2)增加路面的粗糙程度
(3)最重要的一点:转弯时司机应该减速慢行!
还有没有其它有效措施？
赛道的设计
高速转弯路段为何设计成外高内低？
有何意义？
汽车在斜面路基上匀速转弯时，
假设路面光滑
匀速圆周运动：F合=Fn=
受力分析可知：F合=mgtanθ
即mgtanθ=
θ
FN
F合
mg
θ
Ff
Ff
O
当速度适当大于或小于该速度时，汽车会安全吗？
如果安全，汽车受力有何变化？
转弯速度过大引起的思考：
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？
思考：
实例
一、拱形桥
三、竖直平面内的圆周运动
三
汽车过桥
F压＝FN＝mg
水平桥
凸形桥
凹形桥
分析
质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力．
以“凸形桥”为例分析：
2、分析汽车的受力情况
3、找圆心
5、列方程
FN
G
·
F合= G-FN
1、确定汽车为研究对象
F合力=F向心力
思考：汽车在拱形桥顶端的速度不同，
桥对车的支持力也不同，有什么不同呢 ？
属失重现象。
4、确定F合即F向心力的方向
拓展
凹形桥
分析汽车通过最低点时车对桥
的压力
F合= FN-G
可见汽车的速度v越大，对桥的压力越大，由于加速度a的方向竖直向上，属超重现象。
汽车对桥面的压力 超重失重状态
最高点
最低点
失重
超重
小结：
四、航天器中的失重现象
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，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？……
思 考
mg
地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径R= 6400km，若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力会变成零FN=0？
此时司机处于完全失重状态。
由
得
思 考
1、航天器在发射升空（加速上升）时，航天员处在超重还是失重状态？
2、航天器在轨道正常运行（绕地球做匀速圆周运动）时，航天员处在超重还是失重状态？
超重
FN
mg
a
FN－mg ＝ma
FN＞mg
航天器、座舱、航天员加速度相同，所以都由受到万有引力提供向心力，所以支持力FN＝0 ，航天员处于完全失重.
3、航天员完全失重的本质：
是弹力为零，不是重力为零，只是太空处重力比地表处重力变小.
是离地球太远，从而摆脱了地球引力吗？
航天器中的失重现象
五、离心运动
O
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＜Fn=mω2r
F 合= 0 ，物体沿切线方向飞出远离圆心
F合＜mω2r ，物体做介于切线和圆周之间的曲线运动逐渐远离圆心的运动
F合=mω2r ，物体做匀速圆周运动
(1) 当 F＝mω2r 时，物体做匀速圆周运动；
(2) 当 F＝0 时，物体沿切线方向飞出；
(3) 当 F＜mω2r 时，物体逐渐远离圆心；
(4) 当 F＞mω2r 时，物体逐渐靠近圆心做近心或向心运动。
离心运动的动力学本质：
（1）物体做离心运动，并不是受到“离心力”作用，更不是“离心力”大于向心力，而是外界提供的向心力不足或突然消失。
（2）离心运动不是沿着半径背离圆心的运动，而是沿着切线或曲线离心的运动。
离心抛掷
离心脱水
离心分离
离心甩干
离心运动的应用
离心运动
赛道设计
交通限速
离心运动的危害与防止
离心运动
谢谢 再见！