高一下期物理人教版（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 | 高一下期物理人教版（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 | 21.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2022-12-31 10:42:03 | ||
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文档简介
(共30张PPT)
第六章 圆周运动
6.4 生活中的圆周运动
提供物体做圆周运动的力
做圆周运动的物体所需的力
从“供” “需”两方面研究生活中做圆周运动的物体
，由物体受力情况决定
由物体的运动情况决定
=
“供需”平衡 物体做匀速圆周运动
本节课
牛顿第二定律F=ma的应用
复习
0
O
mg
FN
f
汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢
汽车拐弯
1
汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。
O
mg
FN
Ff
当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时:
汽车拐弯
1
O
mg
FN
Ff
由此可见:当汽车转弯时,存在一个安全通过的最大速度,如果超过了这个速度,汽车将发生侧滑现象。
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:司机应该减速慢行!
(4)增加路面高度差——外高内低
汽车拐弯
1
汽车拐弯
1
火车拐弯
2
弊端分析：
火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损
向心力的来源
由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力提供
F
FN
G
火车拐弯
2
外轨略高于内轨
FN
火车向心力的来源：
由G和FN的合力提供
h
q
G
2、倾斜弯道
特点：
火车拐弯
2
N
h
F
如图，斜面轨道倾角为θ，转弯半径r，要使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
火车拐弯应以规定速度行驶
G
火车拐弯
2
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
2
列车速度过快，造成翻车事故
例1. 火车以半径 R = 900 m 转弯，火车质量为 8×105 kg ，速度为 30 m/s，火车轨距 d =1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度 h 为多少？( θ 较小时 tan θ = sin θ )
θ
火车拐弯
2
FN
mg
F
θ
h
由力的关系得:
由向心力公式得:
由几何关系得:
由于 θ 很小，所以 tan θ ≈ sin θ
m
d
火车拐弯
2
飞机转弯:类似于火车转弯
G
F
Fn
火车拐弯
2
汽车过桥
3
问题1：汽车过拱形桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？
mg
FN
v2
R
v2
R
FN ＝mg－m
v2
R
F压＝FN ＝mg－m
汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重
FN ＜mg
mg－FN＝m
汽车过桥
3
v2
R
mg＝m
当 FN = 0 时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态
v2
R
FN ＝mg－m
问题2：汽车过拱形桥时，运动速度变大，车对凸桥的压力如何变化？
mg
FN
v＝
FN＝0 时，汽车的速度为多大？
汽车过桥
3
问题3：汽车过凹形桥时，在最低点时，车对凹桥的压力又怎样？
FN
mg
v2
R
FN ＝mg + m
v2
R
F压＝FN ＝mg + m
v2
R
FN－mg＝m
汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于超重
FN ＞mg
若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？
汽车过桥
3
思考与讨论
赛车为什么会腾空而起？为什么在后面路段颠簸的厉害？
每一段高低起伏的路面可以看成一个个圆弧路面构成，那么车的运动就可以看成圆周运动。
当以速度v通过最高点、最低点时
汽车对地面的压力分别是多少？
G
FN
G
FN
汽车过桥
3
思考与讨论
当以速度v通过最高点、最低点时哪个位置容易脱离地面，哪个位置容易爆胎？
G
FN
G
FN
汽车过桥
3
用模拟实验验证分析
注意观察指针的偏转大小
汽车过桥
3
思考与讨论
地球可以看作一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径 R（约为 6 400 km）。地面上有一辆汽车在行驶，所受重力 G ＝ mg，地面对它的支持力是 FN 。
根据上面的分析，汽车速度越大，地面对它的支持力就越小。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 0 ？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？驾驶员躯体各部分之间的压力是多少？他这时可能有什么感觉？
描述的场景其实已经实现了，不过不是在汽车上，而是在航天器中。
航天器中的失重现象
4
当 时，座舱对他的支持力 FN = 0，航天员处于完全失重状态。
在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中的宇航员，除了地球引力外，还可能受到飞船座舱对他的支持力 FN ：
失重
航天器中的失重现象
4
航天器中的失重现象
4
分析上面视频中运动产生的原因（条件）？
离心运动
5
设质量为m的物体，沿半径为R的圆周做匀速圆周运动，线速度为v，运动中受到指向圆心的外力的合力为F，如图所示．
匀速圆周运动
(1)如果合外力F恰好等于向心力，即F＝F向心，物体将怎样运动？
(2)如果运动中合外力F突然消失，即F＝0，
物体将怎样运动？
保持匀速直线
惯性
(3)假设运动中合外力F减小了，即F离心运动
离心运动
5
O
F合 = mω2r，物体做匀速圆周运动
F合＜mω2r ，物体做逐渐远离圆心的运动
F 合= 0 ，物体沿切线方向飞出远离圆心
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＜mω2r
离心运动
5
离心抛掷
离心脱水
离心分离
离心甩干
3、离心运动的应用
离心运动
5
赛道设计
交通限速
4、离心运动的危害与防止
离心运动
5
第六章 圆周运动
6.4 生活中的圆周运动
提供物体做圆周运动的力
做圆周运动的物体所需的力
从“供” “需”两方面研究生活中做圆周运动的物体
，由物体受力情况决定
由物体的运动情况决定
=
“供需”平衡 物体做匀速圆周运动
本节课
牛顿第二定律F=ma的应用
复习
0
O
mg
FN
f
汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢
汽车拐弯
1
汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。
O
mg
FN
Ff
当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时:
汽车拐弯
1
O
mg
FN
Ff
由此可见:当汽车转弯时,存在一个安全通过的最大速度,如果超过了这个速度,汽车将发生侧滑现象。
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:司机应该减速慢行!
(4)增加路面高度差——外高内低
汽车拐弯
1
汽车拐弯
1
火车拐弯
2
弊端分析：
火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损
向心力的来源
由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力提供
F
FN
G
火车拐弯
2
外轨略高于内轨
FN
火车向心力的来源：
由G和FN的合力提供
h
q
G
2、倾斜弯道
特点：
火车拐弯
2
N
h
F
如图，斜面轨道倾角为θ，转弯半径r，要使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
火车拐弯应以规定速度行驶
G
火车拐弯
2
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
2
列车速度过快，造成翻车事故
例1. 火车以半径 R = 900 m 转弯，火车质量为 8×105 kg ，速度为 30 m/s，火车轨距 d =1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度 h 为多少？( θ 较小时 tan θ = sin θ )
θ
火车拐弯
2
FN
mg
F
θ
h
由力的关系得:
由向心力公式得:
由几何关系得:
由于 θ 很小，所以 tan θ ≈ sin θ
m
d
火车拐弯
2
飞机转弯:类似于火车转弯
G
F
Fn
火车拐弯
2
汽车过桥
3
问题1：汽车过拱形桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？
mg
FN
v2
R
v2
R
FN ＝mg－m
v2
R
F压＝FN ＝mg－m
汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重
FN ＜mg
mg－FN＝m
汽车过桥
3
v2
R
mg＝m
当 FN = 0 时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态
v2
R
FN ＝mg－m
问题2：汽车过拱形桥时，运动速度变大，车对凸桥的压力如何变化？
mg
FN
v＝
FN＝0 时，汽车的速度为多大？
汽车过桥
3
问题3：汽车过凹形桥时，在最低点时，车对凹桥的压力又怎样？
FN
mg
v2
R
FN ＝mg + m
v2
R
F压＝FN ＝mg + m
v2
R
FN－mg＝m
汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于超重
FN ＞mg
若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？
汽车过桥
3
思考与讨论
赛车为什么会腾空而起？为什么在后面路段颠簸的厉害？
每一段高低起伏的路面可以看成一个个圆弧路面构成，那么车的运动就可以看成圆周运动。
当以速度v通过最高点、最低点时
汽车对地面的压力分别是多少？
G
FN
G
FN
汽车过桥
3
思考与讨论
当以速度v通过最高点、最低点时哪个位置容易脱离地面，哪个位置容易爆胎？
G
FN
G
FN
汽车过桥
3
用模拟实验验证分析
注意观察指针的偏转大小
汽车过桥
3
思考与讨论
地球可以看作一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径 R（约为 6 400 km）。地面上有一辆汽车在行驶，所受重力 G ＝ mg，地面对它的支持力是 FN 。
根据上面的分析，汽车速度越大，地面对它的支持力就越小。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 0 ？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？驾驶员躯体各部分之间的压力是多少？他这时可能有什么感觉？
描述的场景其实已经实现了，不过不是在汽车上，而是在航天器中。
航天器中的失重现象
4
当 时，座舱对他的支持力 FN = 0，航天员处于完全失重状态。
在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中的宇航员，除了地球引力外，还可能受到飞船座舱对他的支持力 FN ：
失重
航天器中的失重现象
4
航天器中的失重现象
4
分析上面视频中运动产生的原因（条件）？
离心运动
5
设质量为m的物体，沿半径为R的圆周做匀速圆周运动，线速度为v，运动中受到指向圆心的外力的合力为F，如图所示．
匀速圆周运动
(1)如果合外力F恰好等于向心力，即F＝F向心，物体将怎样运动？
(2)如果运动中合外力F突然消失，即F＝0，
物体将怎样运动？
保持匀速直线
惯性
(3)假设运动中合外力F减小了，即F
离心运动
5
O
F合 = mω2r，物体做匀速圆周运动
F合＜mω2r ，物体做逐渐远离圆心的运动
F 合= 0 ，物体沿切线方向飞出远离圆心
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＜mω2r
离心运动
5
离心抛掷
离心脱水
离心分离
离心甩干
3、离心运动的应用
离心运动
5
赛道设计
交通限速
4、离心运动的危害与防止
离心运动
5