物理人教版（2019）必修第二册6.4生活中的圆周运动（共40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40张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 4.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-05-26 19:27:29 | ||
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文档简介
(共40张PPT)
5.6 生活中的圆周运动
铁路的轨道为什么要修建成弯道？
拱型桥同样也是弯曲的
本 节 导 航
1. 铁路的弯道
2. 拱型桥
3. 航天器 中的失重现象
4. 离心运动
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)
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
竖直平面内的圆周运动
二
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
4、确定F合即F向心力的方向
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。
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：
1.如图所示，汽车在炎热的夏天沿不平的曲面
匀速率行驶，其中最容易发生爆胎的点是（ ）
A.a点 B.b点
C.c点 D.d点
D
课堂练习
一辆质量ｍ＝2.0ｔ的小轿车，驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10 m／s2．求：
（1）若桥面为凹形，汽车以20 m／s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大
（2）若桥面为凸形，汽车以10 m／s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大
（3）汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力
例题
解析：
（1）汽车通过凹形桥面最低点时，在水平方向受到牵引力F和阻力f．在竖直方向受到桥面向上的支持力N1和向下的重力G＝mg的合力为N1-mg，这个合力就是汽车通过桥面最低点时的向心力，即F向＝N1－ｍｇ由向心力公式有：
解得桥面的支持力大小为:
根据牛顿第三定律，汽车对桥面最低点的压力大小是2.98×104N．
（2）汽车通过凸形桥面最高点时，在水平方向受到牵引力F和阻力ｆ，在竖直方向受到竖直向下的重力G=ｍｇ和桥面向上的支持力 N2 , 圆弧形轨道的圆心在汽车的下方，重力G=ｍｇ与支持力的合力为汽车通过桥面顶点时的向心力，即F向=ｍｇ-N2 ，由向心力公式有 :
解得桥面的支持力大小为
根据牛顿第三定律，汽车在桥的顶点时对桥面压力的大小为l.78X104 N
（3）设汽车速度未知时，通过凸形桥面顶点时对桥面压力等于零。根据牛顿第三定律，这时桥面对汽车的支持力也为零，汽车在竖直方向只受到重力G作用，重力G=ｍｇ就是汽车驶过桥顶点时的向心力，即F向=mg，由向心力公式有解得：
汽车以30 m／s的速度通过桥面顶点时，对桥面刚好没有压力．
v
地球犹如一个巨大的拱形桥，桥面半径就是地球半径。会不会出现：当速度达到某个值，使得地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅间的压力是多少？
以绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船为例做些说明，当飞船距地面高度为一、二百千米时，它的轨道半径近似等于地球半径R，航天员受到的地球引力近似等于他的体重，除此之外，他还可能受到飞船座舱对他的支持力FN，引力与支持力的合力为他提供了绕地球做匀速圆周运动所需的向心力。试求当座位对宇航员支持力为0时，飞船的速度是多大？
探究
3.航天器中的失重现象
航天员失重状态下移动身体
航天员在航天飞船中处于失重状态
此时，座舱对航天员的支持力FN=0，航天员处于失重状态。
F
=
r
v
m
2
提供物体做圆周运动的向心力
物体做圆周运动所需要的向心力
当 “供”“需”平衡时，物体做圆周运动
圆周运动的供需：
想一想：当 “供”“需”不平衡时，物体将如何运动呢？
做圆周运动的物体，它的线速度方向就在圆周的切线上，物体之所以没有飞出去，是因为它受到的合外力提供了它所需的向心力。当向心力突然消失时，物体就沿切线飞出去；当向心力不足时，物体虽不会沿切线飞出去，也会逐渐远离圆心 。
飞车走壁
4.离 心 运 动
定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需要的向心力的情况下，将远离圆心运动下去，这种运动叫离心运动。
应用：离心干燥器、离心水泵、洗衣机脱水 、棉砂糖、制作无缝钢管、魔盘游戏、汽车转弯、转动的砂轮速度不能过大。
制作“棉花”糖
洗衣机脱水
离心水泵
做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向.
当F=F向时，物体做匀速圆周运动
当F= 0时，物体沿切线方向飞出
当F＜F向时，物体逐渐远离圆心
当F＞F向时，物体逐渐靠近圆心
总结
练习
1、下列说法正确的是 ( )
A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周半径方向离开圆心
B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周切线方向离开圆心
C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个向心力，维持其作圆周运动
D、作离心运动的物体，是因为受到离心力作用的缘故
B
专题：绳与杆模型
线或绳
杆
绳模型：
杆模型：
杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，大家讨论一下满足什么条件水才能从桶中不流出来。若水的质量M=0.5kg，绳L=60cm，求：
（1）最高点水不流出的最小速率。
（2）水在最高点速率训v=3 m／s时，水对桶底的压力。
例题
解析：
（1）在最高点水不流出的条件是重力不大于水做圆周运动需要的向心力：
则所求最小速率：
（2）当水在最高点的速率大于v0 时，只靠重力提供向心力已不足，此时水桶底对水有一向下的压力，设为 FN
由牛顿第二定律有
由牛顿第三定律可知，水对水底的作用力竖直向上
5.6 生活中的圆周运动
铁路的轨道为什么要修建成弯道？
拱型桥同样也是弯曲的
本 节 导 航
1. 铁路的弯道
2. 拱型桥
3. 航天器 中的失重现象
4. 离心运动
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)
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
竖直平面内的圆周运动
二
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
4、确定F合即F向心力的方向
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。
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：
1.如图所示，汽车在炎热的夏天沿不平的曲面
匀速率行驶，其中最容易发生爆胎的点是（ ）
A.a点 B.b点
C.c点 D.d点
D
课堂练习
一辆质量ｍ＝2.0ｔ的小轿车，驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10 m／s2．求：
（1）若桥面为凹形，汽车以20 m／s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大
（2）若桥面为凸形，汽车以10 m／s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大
（3）汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力
例题
解析：
（1）汽车通过凹形桥面最低点时，在水平方向受到牵引力F和阻力f．在竖直方向受到桥面向上的支持力N1和向下的重力G＝mg的合力为N1-mg，这个合力就是汽车通过桥面最低点时的向心力，即F向＝N1－ｍｇ由向心力公式有：
解得桥面的支持力大小为:
根据牛顿第三定律，汽车对桥面最低点的压力大小是2.98×104N．
（2）汽车通过凸形桥面最高点时，在水平方向受到牵引力F和阻力ｆ，在竖直方向受到竖直向下的重力G=ｍｇ和桥面向上的支持力 N2 , 圆弧形轨道的圆心在汽车的下方，重力G=ｍｇ与支持力的合力为汽车通过桥面顶点时的向心力，即F向=ｍｇ-N2 ，由向心力公式有 :
解得桥面的支持力大小为
根据牛顿第三定律，汽车在桥的顶点时对桥面压力的大小为l.78X104 N
（3）设汽车速度未知时，通过凸形桥面顶点时对桥面压力等于零。根据牛顿第三定律，这时桥面对汽车的支持力也为零，汽车在竖直方向只受到重力G作用，重力G=ｍｇ就是汽车驶过桥顶点时的向心力，即F向=mg，由向心力公式有解得：
汽车以30 m／s的速度通过桥面顶点时，对桥面刚好没有压力．
v
地球犹如一个巨大的拱形桥，桥面半径就是地球半径。会不会出现：当速度达到某个值，使得地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅间的压力是多少？
以绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船为例做些说明，当飞船距地面高度为一、二百千米时，它的轨道半径近似等于地球半径R，航天员受到的地球引力近似等于他的体重，除此之外，他还可能受到飞船座舱对他的支持力FN，引力与支持力的合力为他提供了绕地球做匀速圆周运动所需的向心力。试求当座位对宇航员支持力为0时，飞船的速度是多大？
探究
3.航天器中的失重现象
航天员失重状态下移动身体
航天员在航天飞船中处于失重状态
此时，座舱对航天员的支持力FN=0，航天员处于失重状态。
F
=
r
v
m
2
提供物体做圆周运动的向心力
物体做圆周运动所需要的向心力
当 “供”“需”平衡时，物体做圆周运动
圆周运动的供需：
想一想：当 “供”“需”不平衡时，物体将如何运动呢？
做圆周运动的物体，它的线速度方向就在圆周的切线上，物体之所以没有飞出去，是因为它受到的合外力提供了它所需的向心力。当向心力突然消失时，物体就沿切线飞出去；当向心力不足时，物体虽不会沿切线飞出去，也会逐渐远离圆心 。
飞车走壁
4.离 心 运 动
定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需要的向心力的情况下，将远离圆心运动下去，这种运动叫离心运动。
应用：离心干燥器、离心水泵、洗衣机脱水 、棉砂糖、制作无缝钢管、魔盘游戏、汽车转弯、转动的砂轮速度不能过大。
制作“棉花”糖
洗衣机脱水
离心水泵
做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向.
当F=F向时，物体做匀速圆周运动
当F= 0时，物体沿切线方向飞出
当F＜F向时，物体逐渐远离圆心
当F＞F向时，物体逐渐靠近圆心
总结
练习
1、下列说法正确的是 ( )
A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周半径方向离开圆心
B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周切线方向离开圆心
C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个向心力，维持其作圆周运动
D、作离心运动的物体，是因为受到离心力作用的缘故
B
专题：绳与杆模型
线或绳
杆
绳模型：
杆模型：
杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，大家讨论一下满足什么条件水才能从桶中不流出来。若水的质量M=0.5kg，绳L=60cm，求：
（1）最高点水不流出的最小速率。
（2）水在最高点速率训v=3 m／s时，水对桶底的压力。
例题
解析：
（1）在最高点水不流出的条件是重力不大于水做圆周运动需要的向心力：
则所求最小速率：
（2）当水在最高点的速率大于v0 时，只靠重力提供向心力已不足，此时水桶底对水有一向下的压力，设为 FN
由牛顿第二定律有
由牛顿第三定律可知，水对水底的作用力竖直向上