物理人教版（2019）必修第二册6.4 生活中的圆周运动 课件（共28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 课件（共28张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 34.8MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-19 16:46:15 | ||
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文档简介
(共28张PPT)
第六章 圆周运动
第4节 生活中的圆周运动（1）
思考1：汽车转弯时可看成圆周运动，是什么力使它产生向心力呢？
O
思考2：如果汽车速度过快会发生什么呢？
Ff
Fn =
思考3：如何能减少这种情况的发生？
思考：高速公路转弯处和赛道转弯处，路面往往有一定的倾斜度，你们知道
这样设计的原因是什么吗？
赛道转弯处
高速公路转弯处
F合
当车速很快时转弯，容易发生侧滑或翻车，那是因为车的合力不足以提供转弯时的向心力，当路面有一定的倾斜度时，就可以用车受到的重力与支持力的合力充当一部分向心力，可减少侧滑或翻车的情况。
O
= Fn
FN
G
1. 内外轨道一样高时
F
火车转弯
思考：火车转弯时也可看成做圆周运动，是什么力使它产生向心力呢？
我是铁路设计师
（
θ
外
内
1. 外轨略高于内轨时
Fn ——由G和FN的合力提供
（或FN的水平分力提供）
（
θ
轨道设计角度
①若v实
则外轮缘挤压外轨产生向里的压力补充
②若v实
则内轮缘挤压内轨产生向外的压力抵消
火车转弯
整理得
火车设计速度
= mgtanθ
（设火车转弯时所在圆的半径为r）
O
FN
mg
F合
拱形桥
O
v
r
匀速行驶
mg
FN
Fn =
拱形桥
解得：
向心力表达式：
（设汽车驶过拱形桥顶点的速度为v，顶点所在圆的半径为r）
支持力小于重力
Fn =
思考1：汽车过桥速度能过大吗？
当FN = 0时，
v临
拱形桥
解得：
思考2：驾驶员在地面上行驶时，可不可能处于完全失重状态呢？
此时汽车与驾驶员处于什么状态？
O
v
r
匀速行驶
mg
FN
拓展：地球可否看成一个巨大的拱形桥？
当FN = 0时，
v临
mg
FN
会不会出现这种情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力为零？
m/s
此时：驾驶员处于什么状态？
——完全失重
拱形桥
Fn =
解得：
（地球半径约为6400km）
≈ 8000m/s
r
F引
思考：航天器中人的失重，是因为摆脱了地球的引力吗？
Fn =
FN = 0
当v
对航天员分析：
航天器中失重现象
解得：
故人处于完全失重状态
俯 视 图
FN
≈ mg
≈ 8000m/s时，
O
凹形桥
O
匀速行驶
v
r
mg
FN
Fn =
支持力大于重力
凹形桥
解得：
（设汽车驶过凹形桥最低点的速度为v，最低点所在圆的半径为r）
向心力表达式：
游戏挑战——用杯子把小钢球 “吸”起来
F需
F合 =
＜
同学们，下课！
第六章 抛体运动
第4节 生活中的圆周运动（2）
h
（
θ
例1. 火车以半径R=900m转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s，火车轨距l=1.4m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫起的高度h为多大？
FN
mg
F合
（
θ
解：
当θ较小时tanθ = sinθ
Fn = mgtanθ
∴h = 0.14m
巩固与练习
Fn = m
例2. 火车转弯可近似看成是做匀速圆周运动，当火车速度提高时会使轨道的外轨受损。为解决火车高速转弯时不使外轨受损这一难题，你认为以下措施可行的是( )
A．适当增高内轨
B．适当降低外轨
C．减小弯道半径
D．增大弯道半径
D
巩固与练习
T
G
G1
G2
竖直平面内的圆周运动
ω
匀速圆周运动：
非匀速圆周运动
F切 = ma切
F合=
高考只要求最高点和最低点
竖直平面内的圆周运动
管子
轻杆
细绳
圆环
杆模型
绳模型
（双向约束）
（单向约束）
过最低点
过最高点
v临时，
FN = 0，
此时，
FN为支持力
FN为拉力
最高点速度
（超重）
（产生指向圆心的拉力或支持力）
（完全失重）
时，
时，
例1. 如图所示，质量m=0.1kg的小桶固定于90cm长的轻绳的一端，使它在竖直面内绕绳的另一端做圆周运动。（g取10m/s2）
（1）若木桶通过最高点时的速度大小为3m/s，则此时绳受到木桶的作用力的大小和方向如何？
（2）若木桶通过最高点时的速度大小为2m/s，此时情况如何？
（3）若木桶内盛有M=0.4kg的水，则当木桶以4m/s的速度通过最高点时，轻绳和水对桶的作用力各为多大？
G
T
G水
FN
巩固与练习
例2. 如图所示，质量m=0.1kg的小桶固定于90cm长的轻杆的一端，使它在竖直面内绕杆的另一端做圆周运动。（g取10m/s2）
（1）若木桶通过最高点时的速度大小为3m/s，则此时杆受到木桶的作用力的大小和方向如何？
（2）若木桶通过最高点时的速度大小为2m/s，此时情况如何？
（3）若木桶内盛有M=0.4kg的水，则当木桶以4m/s的速度通过最高点时，轻杆和水对桶的作用力各为多大？
巩固与练习
FT=0
FTv
光滑水平面上运动
FT
离心运动：
当合外力突然消失或不足以提供所需向心力时，物体逐渐远离圆心的运动。
（a=0）
（a≠0）
离心运动时，速度变化情况可能如何？
离心运动时，是因为受到离心力吗？
FT
v
FT=0
FTFT>Fn
v
光滑水平面上运动
FT
离心运动：
当合外力突然消失或不足以提供所需向心力时，物体逐渐远离圆心的运动。
向心运动：
当合外力大于所需向心力时，物体逐渐靠近圆心的运动。
（a=0）
（a≠0）
FT
v
同学们，下课！
例1.如图所示，质量为m的滑块从半径为R的光滑固定圆形轨道的A点滑下。若它在下滑时经过B点的速度为v,则滑块下滑过程中：
(1)线速度如何变化？为什么？
(2)角速度如何变化？经过B点时角速度多大？
(3)向心加速度如何变化？切向加速度又如何？
(4)经过B点时所受的合力是否等于mv2/R？
非匀速圆周运动
B
A
圆周运动动力学问题
P30-4. 如图所示，金属环M、N用不可伸长的细线连接，分别套在水平粗糙细杆和竖直光滑细杆上，当整个装置以竖直杆为轴、以不同大小的角速度匀速转动时，两金属环一直相对杆不动，下列判断正确的是( )
A. 转动的角速度越大，细线中的拉力越大
B. 转动的角速度越大，环M与水平杆之间的弹力越大
C. 转动的角速度越大，环N与竖直杆之间的弹力越大
D. 转动的角速度不同，环M与水平杆之间的摩擦力大小可能相等
第六章 圆周运动
第4节 生活中的圆周运动（1）
思考1：汽车转弯时可看成圆周运动，是什么力使它产生向心力呢？
O
思考2：如果汽车速度过快会发生什么呢？
Ff
Fn =
思考3：如何能减少这种情况的发生？
思考：高速公路转弯处和赛道转弯处，路面往往有一定的倾斜度，你们知道
这样设计的原因是什么吗？
赛道转弯处
高速公路转弯处
F合
当车速很快时转弯，容易发生侧滑或翻车，那是因为车的合力不足以提供转弯时的向心力，当路面有一定的倾斜度时，就可以用车受到的重力与支持力的合力充当一部分向心力，可减少侧滑或翻车的情况。
O
= Fn
FN
G
1. 内外轨道一样高时
F
火车转弯
思考：火车转弯时也可看成做圆周运动，是什么力使它产生向心力呢？
我是铁路设计师
（
θ
外
内
1. 外轨略高于内轨时
Fn ——由G和FN的合力提供
（或FN的水平分力提供）
（
θ
轨道设计角度
①若v实
则外轮缘挤压外轨产生向里的压力补充
②若v实
则内轮缘挤压内轨产生向外的压力抵消
火车转弯
整理得
火车设计速度
= mgtanθ
（设火车转弯时所在圆的半径为r）
O
FN
mg
F合
拱形桥
O
v
r
匀速行驶
mg
FN
Fn =
拱形桥
解得：
向心力表达式：
（设汽车驶过拱形桥顶点的速度为v，顶点所在圆的半径为r）
支持力小于重力
Fn =
思考1：汽车过桥速度能过大吗？
当FN = 0时，
v临
拱形桥
解得：
思考2：驾驶员在地面上行驶时，可不可能处于完全失重状态呢？
此时汽车与驾驶员处于什么状态？
O
v
r
匀速行驶
mg
FN
拓展：地球可否看成一个巨大的拱形桥？
当FN = 0时，
v临
mg
FN
会不会出现这种情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力为零？
m/s
此时：驾驶员处于什么状态？
——完全失重
拱形桥
Fn =
解得：
（地球半径约为6400km）
≈ 8000m/s
r
F引
思考：航天器中人的失重，是因为摆脱了地球的引力吗？
Fn =
FN = 0
当v
对航天员分析：
航天器中失重现象
解得：
故人处于完全失重状态
俯 视 图
FN
≈ mg
≈ 8000m/s时，
O
凹形桥
O
匀速行驶
v
r
mg
FN
Fn =
支持力大于重力
凹形桥
解得：
（设汽车驶过凹形桥最低点的速度为v，最低点所在圆的半径为r）
向心力表达式：
游戏挑战——用杯子把小钢球 “吸”起来
F需
F合 =
＜
同学们，下课！
第六章 抛体运动
第4节 生活中的圆周运动（2）
h
（
θ
例1. 火车以半径R=900m转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s，火车轨距l=1.4m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫起的高度h为多大？
FN
mg
F合
（
θ
解：
当θ较小时tanθ = sinθ
Fn = mgtanθ
∴h = 0.14m
巩固与练习
Fn = m
例2. 火车转弯可近似看成是做匀速圆周运动，当火车速度提高时会使轨道的外轨受损。为解决火车高速转弯时不使外轨受损这一难题，你认为以下措施可行的是( )
A．适当增高内轨
B．适当降低外轨
C．减小弯道半径
D．增大弯道半径
D
巩固与练习
T
G
G1
G2
竖直平面内的圆周运动
ω
匀速圆周运动：
非匀速圆周运动
F切 = ma切
F合=
高考只要求最高点和最低点
竖直平面内的圆周运动
管子
轻杆
细绳
圆环
杆模型
绳模型
（双向约束）
（单向约束）
过最低点
过最高点
v临时，
FN = 0，
此时，
FN为支持力
FN为拉力
最高点速度
（超重）
（产生指向圆心的拉力或支持力）
（完全失重）
时，
时，
例1. 如图所示，质量m=0.1kg的小桶固定于90cm长的轻绳的一端，使它在竖直面内绕绳的另一端做圆周运动。（g取10m/s2）
（1）若木桶通过最高点时的速度大小为3m/s，则此时绳受到木桶的作用力的大小和方向如何？
（2）若木桶通过最高点时的速度大小为2m/s，此时情况如何？
（3）若木桶内盛有M=0.4kg的水，则当木桶以4m/s的速度通过最高点时，轻绳和水对桶的作用力各为多大？
G
T
G水
FN
巩固与练习
例2. 如图所示，质量m=0.1kg的小桶固定于90cm长的轻杆的一端，使它在竖直面内绕杆的另一端做圆周运动。（g取10m/s2）
（1）若木桶通过最高点时的速度大小为3m/s，则此时杆受到木桶的作用力的大小和方向如何？
（2）若木桶通过最高点时的速度大小为2m/s，此时情况如何？
（3）若木桶内盛有M=0.4kg的水，则当木桶以4m/s的速度通过最高点时，轻杆和水对桶的作用力各为多大？
巩固与练习
FT=0
FT
光滑水平面上运动
FT
离心运动：
当合外力突然消失或不足以提供所需向心力时，物体逐渐远离圆心的运动。
（a=0）
（a≠0）
离心运动时，速度变化情况可能如何？
离心运动时，是因为受到离心力吗？
FT
v
FT=0
FT
v
光滑水平面上运动
FT
离心运动：
当合外力突然消失或不足以提供所需向心力时，物体逐渐远离圆心的运动。
向心运动：
当合外力大于所需向心力时，物体逐渐靠近圆心的运动。
（a=0）
（a≠0）
FT
v
同学们，下课！
例1.如图所示，质量为m的滑块从半径为R的光滑固定圆形轨道的A点滑下。若它在下滑时经过B点的速度为v,则滑块下滑过程中：
(1)线速度如何变化？为什么？
(2)角速度如何变化？经过B点时角速度多大？
(3)向心加速度如何变化？切向加速度又如何？
(4)经过B点时所受的合力是否等于mv2/R？
非匀速圆周运动
B
A
圆周运动动力学问题
P30-4. 如图所示，金属环M、N用不可伸长的细线连接，分别套在水平粗糙细杆和竖直光滑细杆上，当整个装置以竖直杆为轴、以不同大小的角速度匀速转动时，两金属环一直相对杆不动，下列判断正确的是( )
A. 转动的角速度越大，细线中的拉力越大
B. 转动的角速度越大，环M与水平杆之间的弹力越大
C. 转动的角速度越大，环N与竖直杆之间的弹力越大
D. 转动的角速度不同，环M与水平杆之间的摩擦力大小可能相等