高一物理人教版（2019）必修二课件：6.4 生活中的圆周运动（34张PPT）
文档属性
| 名称 | 高一物理人教版（2019）必修二课件：6.4 生活中的圆周运动（34张PPT） |  | |
| 格式 | ppt | ||
| 文件大小 | 3.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-11-03 11:37:21 | ||
图片预览
文档简介
(共34张PPT)
第六章 圆周运动
第四节 生活中的圆周运动
第四节|生活中的圆周运动
核心素养点击
物理观念 能定性分析火车外轨比内轨高的原因；能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题；知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的防止和应用
科学思维 知道离心运动，能根据问题情景选择运动状态，计算形式，用来进行简单的计算
科学探究 通过定性分析火车外轨比内轨高的原因，提高分析和概括能力；体会离心运动方向的分析方法
科学态度与责任 通过定性定量分析火车转弯、汽车过拱形桥问题，培养谦虚好学的思想和实事求是的态度
梳理主干新知初感悟
火车转弯问题
1、认识轮缘：如图，与汽车轮胎不同的是，火车的轮胎上有突出的轮缘
2、如果铁路弯道的内外轨一样高，火车转弯时，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力是火车转弯所需向心力的主要来源(图6.4-2)。但是，火车质量太大，靠这种办法得到向心力，将会使轮缘与外轨间的相互作用力过大，不仅铁轨和车轮极易受损，还可能使火车侧翻。
如果在弯道处使外轨略高于内轨(图6.4-3)，火车转弯时铁轨对火车的支持力 的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧，它与重力G的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力。这就减轻了轮缘与外轨间的挤压。在修筑铁路时，要根据弯道的半径和规定的行驶速度，适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和支持力 的合力来提供。
【典例一】
【典例二】
2、铁路转弯处的弯道半径r是由地形决定的。弯道处要求外轨比内轨高，其内、外轨高度差h的设计不仅与r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关。下列说法正确的是( )
A.速率v一定时，r越小,要求h越大 B.速率v一定时，r越大,要求h越大 C.半径r一定时,，v越小,要求h越大 D.半径r一定时,，v越大,要求h越大
二、竖直平面内的圆周运动——汽车过桥
1、汽车在凸凹形桥上的运动是竖直面内的圆周运动
2、汽车过拱形桥时，汽车的速度（越大），汽车对桥的压力（越小）。
3、汽车过凹形桥时，汽车的速度（越大），汽车对桥的压力（越大）。
汽车过桥问题
【思考与讨论】
汽车过凹形桥时的运动也可以看作圆周运动。质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进，设桥面的圆弧半径为r，我们来分析汽车通过桥的最底点时对桥的压力。
分析过程与汽车过拱形桥类似
分析汽车过桥类问题
【典例三】
3、如图,当汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时,车对桥顶的压力为车重的3/4,如果要使汽车在桥面行驶至桥顶时,对桥面的压力为零,则汽车通过桥顶的速度应为( )
A.15m/s B.20m/s C.25m/s D.30m/s
【典例四】
4、关于如图 a、b、c、d所示的四种圆周运动模型，说法正确的是( )
A．如图a所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力大于车的重力
B．如图b所示，在固定圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力
C．如图c所示，轻质细杆一端固定一小球，绕另端O在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所受合力可能为零
D．如图d所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力
解题思路：A项，汽车安全通过拱桥最高点时，重力和支持力的合力提供向心力，方向向下，所以支持力小于重力，根据牛顿第三定律，车对桥面的压力小于车的重力，故A项错误。
B项，沿固定圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力和弹力作用，重力和弹力的合力提供向心力，故B项错误。
C项， 轻质细杆一端固定的小球，在最高点速度为零时，小球所受合力为零，故C项正确。
D项， 火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，受到的重力和轨道的支持力的合力恰好等于向心力时，车轮对内外轨均无侧向压力，故D项正确。
综上所述，本题正确答案为CD。
答案：CD
三、航天器中的失重现象
四、离心运动
1、实质：物体逐渐远离圆心的运动，本质是物体（惯性）的表现。
2、条件：做圆周运动的物体，一旦提供向心力的外力突然消失，或者外力不足以提供所需的向心力时，物体做远离圆心的运动，即离心运动。
3、受力特点:物体做离心运动并不是物体受到离心力作用，而是由于外力（不足）以提供所需的向心力。
合外力与向心力的关系
离心运动的防止和应用
【典例五】
5、下列哪些现象是利用离心现象（ ）
A.汽车转弯时要限制速度
B.转速很大的砂轮半径做得不能太大
C.在修建铁路时，转弯处内轨要低于外轨
D.工作的洗衣机脱水桶转速很大
【基础练习】
1、如图所示,当汽车通过拱桥顶点的速度为10 时,车对桥顶的压力为车重的 ,如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时,不受摩擦力作用,则汽车通过桥顶的速度应为( )
A.15m/s B.20m/s C.25m/s D.30m/s
2、有关圆周运动的基本模型,下列说法正确的是( )
A.如图a所示,汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态
B.如图b所示是一圆锥摆,增大θ,若保持圆锥摆的高度不变,则阏锥摆的角速度不变
C.如图c所示,同一小球在光滑且固定的圆锥筒内的 位置先后分别做匀速圆周运动,则在 两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等
D.火车转弯超过规定速度行驶时,外轨对火车轮缘会有挤压作用
3、航天飞机绕地球做匀速圆周运动时，飞机上的物体处于失重状态，是指这个物体( )
A．不受地球的吸引力
B．受到地球吸引力和向心力平衡
C．不受重力作用
D．受到的地球引力提供了物体做圆周运动的向心力
解析：A.航天飞机中的物体处于失重状态，仍受地球的吸引力。故A错误；B.物体受到地球吸引力的作用做圆周运动，处于非平衡状态。故B错误；C.航天飞机中的物体处于失重状态，物体仍受到重力作用。故C错误；D.物体受到地球吸引力的作用做圆周运动，故D正确。
答案：D
4、洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水,下列说法中正确的是( )
A.脱水过程中,衣物是紧贴筒底的
B.水会从筒中甩出是因为水滴所需的向心力很大
C.加快脱水筒转动的角速度,脱水效果会更好
D.靠近中心的衣物脱水效果比四周的衣物脱水效果好
5、图示为公路自行车比赛中运动员在水平路面上急转弯的情景，运动员在通过弯道时如果控制不当会发生侧滑而摔离正常比赛路线，将运动员与自行车看作一个整体，下列论述正确的是（ ）
A.运动员转弯所需向心力由地面对车轮的支持力与重力的合力提供
B.运动员转弯所需向心力由地面对车轮的摩擦力提供
C.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心
D.发生侧滑是因为运动员受到的合外力大于所需的向心力
第六章 圆周运动
第四节 生活中的圆周运动
第四节|生活中的圆周运动
核心素养点击
物理观念 能定性分析火车外轨比内轨高的原因；能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题；知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的防止和应用
科学思维 知道离心运动，能根据问题情景选择运动状态，计算形式，用来进行简单的计算
科学探究 通过定性分析火车外轨比内轨高的原因，提高分析和概括能力；体会离心运动方向的分析方法
科学态度与责任 通过定性定量分析火车转弯、汽车过拱形桥问题，培养谦虚好学的思想和实事求是的态度
梳理主干新知初感悟
火车转弯问题
1、认识轮缘：如图，与汽车轮胎不同的是，火车的轮胎上有突出的轮缘
2、如果铁路弯道的内外轨一样高，火车转弯时，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力是火车转弯所需向心力的主要来源(图6.4-2)。但是，火车质量太大，靠这种办法得到向心力，将会使轮缘与外轨间的相互作用力过大，不仅铁轨和车轮极易受损，还可能使火车侧翻。
如果在弯道处使外轨略高于内轨(图6.4-3)，火车转弯时铁轨对火车的支持力 的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧，它与重力G的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力。这就减轻了轮缘与外轨间的挤压。在修筑铁路时，要根据弯道的半径和规定的行驶速度，适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和支持力 的合力来提供。
【典例一】
【典例二】
2、铁路转弯处的弯道半径r是由地形决定的。弯道处要求外轨比内轨高，其内、外轨高度差h的设计不仅与r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关。下列说法正确的是( )
A.速率v一定时，r越小,要求h越大 B.速率v一定时，r越大,要求h越大 C.半径r一定时,，v越小,要求h越大 D.半径r一定时,，v越大,要求h越大
二、竖直平面内的圆周运动——汽车过桥
1、汽车在凸凹形桥上的运动是竖直面内的圆周运动
2、汽车过拱形桥时，汽车的速度（越大），汽车对桥的压力（越小）。
3、汽车过凹形桥时，汽车的速度（越大），汽车对桥的压力（越大）。
汽车过桥问题
【思考与讨论】
汽车过凹形桥时的运动也可以看作圆周运动。质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进，设桥面的圆弧半径为r，我们来分析汽车通过桥的最底点时对桥的压力。
分析过程与汽车过拱形桥类似
分析汽车过桥类问题
【典例三】
3、如图,当汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时,车对桥顶的压力为车重的3/4,如果要使汽车在桥面行驶至桥顶时,对桥面的压力为零,则汽车通过桥顶的速度应为( )
A.15m/s B.20m/s C.25m/s D.30m/s
【典例四】
4、关于如图 a、b、c、d所示的四种圆周运动模型，说法正确的是( )
A．如图a所示，汽车安全通过拱桥最高点时，车对桥面的压力大于车的重力
B．如图b所示，在固定圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力、弹力和向心力
C．如图c所示，轻质细杆一端固定一小球，绕另端O在竖直面内做圆周运动，在最高点小球所受合力可能为零
D．如图d所示，火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，车轮可能对内外轨均无侧向压力
解题思路：A项，汽车安全通过拱桥最高点时，重力和支持力的合力提供向心力，方向向下，所以支持力小于重力，根据牛顿第三定律，车对桥面的压力小于车的重力，故A项错误。
B项，沿固定圆锥筒内做匀速圆周运动的小球，受重力和弹力作用，重力和弹力的合力提供向心力，故B项错误。
C项， 轻质细杆一端固定的小球，在最高点速度为零时，小球所受合力为零，故C项正确。
D项， 火车以某速度经过外轨高于内轨的弯道时，受到的重力和轨道的支持力的合力恰好等于向心力时，车轮对内外轨均无侧向压力，故D项正确。
综上所述，本题正确答案为CD。
答案：CD
三、航天器中的失重现象
四、离心运动
1、实质：物体逐渐远离圆心的运动，本质是物体（惯性）的表现。
2、条件：做圆周运动的物体，一旦提供向心力的外力突然消失，或者外力不足以提供所需的向心力时，物体做远离圆心的运动，即离心运动。
3、受力特点:物体做离心运动并不是物体受到离心力作用，而是由于外力（不足）以提供所需的向心力。
合外力与向心力的关系
离心运动的防止和应用
【典例五】
5、下列哪些现象是利用离心现象（ ）
A.汽车转弯时要限制速度
B.转速很大的砂轮半径做得不能太大
C.在修建铁路时，转弯处内轨要低于外轨
D.工作的洗衣机脱水桶转速很大
【基础练习】
1、如图所示,当汽车通过拱桥顶点的速度为10 时,车对桥顶的压力为车重的 ,如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时,不受摩擦力作用,则汽车通过桥顶的速度应为( )
A.15m/s B.20m/s C.25m/s D.30m/s
2、有关圆周运动的基本模型,下列说法正确的是( )
A.如图a所示,汽车通过拱桥的最高点时处于超重状态
B.如图b所示是一圆锥摆,增大θ,若保持圆锥摆的高度不变,则阏锥摆的角速度不变
C.如图c所示,同一小球在光滑且固定的圆锥筒内的 位置先后分别做匀速圆周运动,则在 两位置小球的角速度及所受筒壁的支持力大小相等
D.火车转弯超过规定速度行驶时,外轨对火车轮缘会有挤压作用
3、航天飞机绕地球做匀速圆周运动时，飞机上的物体处于失重状态，是指这个物体( )
A．不受地球的吸引力
B．受到地球吸引力和向心力平衡
C．不受重力作用
D．受到的地球引力提供了物体做圆周运动的向心力
解析：A.航天飞机中的物体处于失重状态，仍受地球的吸引力。故A错误；B.物体受到地球吸引力的作用做圆周运动，处于非平衡状态。故B错误；C.航天飞机中的物体处于失重状态，物体仍受到重力作用。故C错误；D.物体受到地球吸引力的作用做圆周运动，故D正确。
答案：D
4、洗衣机的脱水筒采用带动衣物旋转的方式脱水,下列说法中正确的是( )
A.脱水过程中,衣物是紧贴筒底的
B.水会从筒中甩出是因为水滴所需的向心力很大
C.加快脱水筒转动的角速度,脱水效果会更好
D.靠近中心的衣物脱水效果比四周的衣物脱水效果好
5、图示为公路自行车比赛中运动员在水平路面上急转弯的情景，运动员在通过弯道时如果控制不当会发生侧滑而摔离正常比赛路线，将运动员与自行车看作一个整体，下列论述正确的是（ ）
A.运动员转弯所需向心力由地面对车轮的支持力与重力的合力提供
B.运动员转弯所需向心力由地面对车轮的摩擦力提供
C.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心
D.发生侧滑是因为运动员受到的合外力大于所需的向心力