物理人教版（2019）必修第二册 6.4 生活中的圆周运动（共38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38张ppt） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 49.6MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2023-01-31 12:57:32 | ||
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文档简介
(共38张PPT)
§4 生活中的圆周运动
必修 第二册
第六章 圆周运动
思考与讨论：
新课引入
在铁路弯道处，稍微留意一下，就能发现内、外轨道的高度略有不同。你能解释其中的原因吗？
生活实例：
火车为什么会发生脱轨事故呢？
新课引入
1.向心力的来源？
2.向心力的大小？
可以是几个力的合力，或者某个力，或者某个力的分力。
复习与回顾：
新课引入
一、火车转弯
铁轨
踏面
轮缘
新课讲授
1.车轮构造：
G
N
.
F
火车车轮有突出的轮缘
外轨
内轨
思考1：火车转弯时可看做匀速圆周运动，如果火车内外轨道一样高。火车受哪些力？谁充当向心力？
靠这种办法得到的向心力缺点是什么？
一、火车转弯
新课讲授
2.原因分析：
G
Fn
N
θ
θ
r
思考2：如果火车外轨道比内轨道高。火车可以不受轨道侧向的弹力F吗？
思考3：若不受侧向轨道的弹力，谁充当向心力
合力在水平向右还是沿斜面向下？
一、火车转弯
新课讲授
质量为m的火车转弯时，做匀速圆周运动的轨道半径为r，轨道的倾角为θ，求火车速度多大时对轨道无侧向压力。
解：
G
Fn
N
θ
θ
r
火车转弯规定临界速度:
一、火车转弯
新课讲授
3.临界速度：
思考:
(1)如果v行驶>v临界，情况如何
(2)如果v行驶【拓展】质量为m的火车转弯时，做匀速圆周运动的轨道半径为r,轨道宽L，高度差为h，求火车速度多大时对轨道侧向无压力。
N
θ
r
G
Fn
h
L
θ
新课讲授
如果火车在转弯处的速度大于规定速度，会对哪个轨道有挤压？如果小于呢？
(1)速度过大时：
(2)速度过小时：
外侧轨道与轮之间有弹力
内侧轨道与轮之间有弹力
G
Fn
N
h
L
θ
θ
r
新课讲授
通过以上学习，你是否可以解释转弯处内外轨高度不同和火车脱轨的原因吗？
思考与讨论：
高速公路转弯处和场地自行车比赛的赛道，路面往往有一定的倾斜度，说说这样设计的原因。
新课讲授
新课讲授
1.水平路面转弯
(1)向心力：自行车侧向所受的静摩擦力。
(2)临界速度：
FN
mg
Ff
新课讲授
2.外高内低路面转弯
(1)向心力：重力和支持力的合力。
(2)临界速度：
N
Fn
mg
θ 为赛道斜面与水平面的夹角
思考与讨论：公路上的拱形桥是常见的，为什么拱形桥比凹形桥更普遍呢？
二、汽车过拱形桥
新课讲授
凹形桥
拱形桥
1.凹形桥
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，当汽车通过桥的最低点时，试画出汽车受力分析图，哪些力提供了向心力？桥对汽车的支持力多大？
mg
FN
a
随着速度的增大，汽车通过桥的最低点时所受的支持力如何变化？
解：mg和FN的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：
由牛顿第三定律得：
方向：竖直向下
新课讲授
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，当汽车通过桥的最高点时，试画出汽车受力分析图，哪些力提供了向心力？桥对汽车的支持力多大？
mg
FN
a
2.拱形桥
解：mg和FN的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：
方向：竖直向上
新课讲授
（3）当FN =0时
（1） 当v=0 时，FN =？
（2）当 v ↑ 时，FN ？
（4）当 时汽车做什么运动？
（5）此时人和座位之间有没有压力呢？
讨论：（最高点）
mg
FN
新课讲授
思考与讨论：
新课讲授
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？
分析：
新课讲授
(1)人的向心力：
(2)支持力大小：
当
时，座椅对人的支持力为0，人处于完成失重状态。
地球半径为6400km，则要脱离地球的束缚发射卫星或飞船的最小速度为多少？
三、航天器中的失重现象
新课讲授
有人把航天器失重的原因说成是它离地球太远，从而摆脱了地球引力，这种说法对吗？
这种说法是错误的，正是由于地球引力的存在，才使航天器连同其中的人和物体绕地球做圆周运动。
新课讲授
思考与讨论：
如果地球对航天器的引力突然消失，那么航天器将做什么运动？
四、离心运动
1.离心运动：做圆周运动的物体，在提供的向心力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。
新课讲授
四、离心运动
2.生活中的离心现象
新课讲授
花式摆盘
3.物体作圆周运动的条件
F
=
若“提供”≠“需要”？
“提供”=“需要”
四、离心运动
新课讲授
4.物体作离心运动的条件：
F提供 < F需要
F提供= F需要
F提供 = 0
F提供 ＜F需要
F提供＞F需要
圆周
近心
切线
离心
四、离心运动
四、离心运动
5.离心运动的应用
新课讲授
四、离心运动
5.离心运动的危害
新课讲授
高速转动砂轮破裂
四、离心运动
5.离心运动的危害
新课讲授
赛车转弯侧滑
C
课堂练习
课堂练习
A
课堂练习
课堂练习
ABD
课堂练习
课堂练习
4．在公路转弯处外侧的李先生家门口，三个月内连续发生了八次大卡车侧翻的交通事故。经公安部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图如图所示。为了避免事故再次发生，很多人提出了建议，下列建议中合理的是（ ）
A．在进入转弯处设立限速标志，提醒司机不要超速转弯
B．改进路面设计，减小车轮与路面间的摩擦
C．改造此段弯路，使弯道内侧低、外侧高
D．改造此段弯路，使弯道内侧高、外侧低
AC
课堂练习
【答案】AC
【详解】A．车发生侧翻是因为提供的力不够做圆周运动所需的向心力，发生离心运动；故减小速度可以减小向心力，可以防止侧翻现象，故A正确；
B．在水平路面上拐弯时，靠静摩擦力提供向心力，故可以通过改进路面设计，增大车轮与路面间的摩擦力，故B错误；
CD．易发生侧翻也可能是路面设计不合理，公路的设计上可能内侧高外侧低，重力沿斜面方向的分力背离圆心，导致合力不够提供向心力而致；故应改造路面使内侧低，外侧高，故C正确，D错误。
故选AC。
课堂练习
5．如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动，则（ ）
A．衣服随圆筒做圆周运动的向心力由静摩擦力提供
B．圆筒转速增大，衣服对筒壁的压力也增大
C．圆筒转速增大以后，衣服所受摩擦力也增大
D．圆筒转速足够大时，衣服上的水滴将做离心运动
BD
课堂练习
【答案】BD
【详解】ABC．衣服受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力的作用，由于衣服在圆筒内壁上不掉下来，竖直方向上没有加速度，重力与静摩擦力二力平衡，靠弹力提供向心力，随着圆筒转速的增加，弹力增加，但静摩擦力不变，根据牛顿第三定律知，选项B正确，选项AC错误；
D．对水而言，衣服对水滴的附着力提供其做圆周运动的向心力，随着圆筒转速的增加，水滴做圆周运动需要的向心力增加，当附着力不足以提供水滴需要的向心力时，衣服上的水滴将做离心运动，选项D正确。
故选BD。
课堂练习
§4 生活中的圆周运动
必修 第二册
第六章 圆周运动
思考与讨论：
新课引入
在铁路弯道处，稍微留意一下，就能发现内、外轨道的高度略有不同。你能解释其中的原因吗？
生活实例：
火车为什么会发生脱轨事故呢？
新课引入
1.向心力的来源？
2.向心力的大小？
可以是几个力的合力，或者某个力，或者某个力的分力。
复习与回顾：
新课引入
一、火车转弯
铁轨
踏面
轮缘
新课讲授
1.车轮构造：
G
N
.
F
火车车轮有突出的轮缘
外轨
内轨
思考1：火车转弯时可看做匀速圆周运动，如果火车内外轨道一样高。火车受哪些力？谁充当向心力？
靠这种办法得到的向心力缺点是什么？
一、火车转弯
新课讲授
2.原因分析：
G
Fn
N
θ
θ
r
思考2：如果火车外轨道比内轨道高。火车可以不受轨道侧向的弹力F吗？
思考3：若不受侧向轨道的弹力，谁充当向心力
合力在水平向右还是沿斜面向下？
一、火车转弯
新课讲授
质量为m的火车转弯时，做匀速圆周运动的轨道半径为r，轨道的倾角为θ，求火车速度多大时对轨道无侧向压力。
解：
G
Fn
N
θ
θ
r
火车转弯规定临界速度:
一、火车转弯
新课讲授
3.临界速度：
思考:
(1)如果v行驶>v临界，情况如何
(2)如果v行驶
N
θ
r
G
Fn
h
L
θ
新课讲授
如果火车在转弯处的速度大于规定速度，会对哪个轨道有挤压？如果小于呢？
(1)速度过大时：
(2)速度过小时：
外侧轨道与轮之间有弹力
内侧轨道与轮之间有弹力
G
Fn
N
h
L
θ
θ
r
新课讲授
通过以上学习，你是否可以解释转弯处内外轨高度不同和火车脱轨的原因吗？
思考与讨论：
高速公路转弯处和场地自行车比赛的赛道，路面往往有一定的倾斜度，说说这样设计的原因。
新课讲授
新课讲授
1.水平路面转弯
(1)向心力：自行车侧向所受的静摩擦力。
(2)临界速度：
FN
mg
Ff
新课讲授
2.外高内低路面转弯
(1)向心力：重力和支持力的合力。
(2)临界速度：
N
Fn
mg
θ 为赛道斜面与水平面的夹角
思考与讨论：公路上的拱形桥是常见的，为什么拱形桥比凹形桥更普遍呢？
二、汽车过拱形桥
新课讲授
凹形桥
拱形桥
1.凹形桥
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，当汽车通过桥的最低点时，试画出汽车受力分析图，哪些力提供了向心力？桥对汽车的支持力多大？
mg
FN
a
随着速度的增大，汽车通过桥的最低点时所受的支持力如何变化？
解：mg和FN的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：
由牛顿第三定律得：
方向：竖直向下
新课讲授
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，当汽车通过桥的最高点时，试画出汽车受力分析图，哪些力提供了向心力？桥对汽车的支持力多大？
mg
FN
a
2.拱形桥
解：mg和FN的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：
方向：竖直向上
新课讲授
（3）当FN =0时
（1） 当v=0 时，FN =？
（2）当 v ↑ 时，FN ？
（4）当 时汽车做什么运动？
（5）此时人和座位之间有没有压力呢？
讨论：（最高点）
mg
FN
新课讲授
思考与讨论：
新课讲授
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？
分析：
新课讲授
(1)人的向心力：
(2)支持力大小：
当
时，座椅对人的支持力为0，人处于完成失重状态。
地球半径为6400km，则要脱离地球的束缚发射卫星或飞船的最小速度为多少？
三、航天器中的失重现象
新课讲授
有人把航天器失重的原因说成是它离地球太远，从而摆脱了地球引力，这种说法对吗？
这种说法是错误的，正是由于地球引力的存在，才使航天器连同其中的人和物体绕地球做圆周运动。
新课讲授
思考与讨论：
如果地球对航天器的引力突然消失，那么航天器将做什么运动？
四、离心运动
1.离心运动：做圆周运动的物体，在提供的向心力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。
新课讲授
四、离心运动
2.生活中的离心现象
新课讲授
花式摆盘
3.物体作圆周运动的条件
F
=
若“提供”≠“需要”？
“提供”=“需要”
四、离心运动
新课讲授
4.物体作离心运动的条件：
F提供 < F需要
F提供= F需要
F提供 = 0
F提供 ＜F需要
F提供＞F需要
圆周
近心
切线
离心
四、离心运动
四、离心运动
5.离心运动的应用
新课讲授
四、离心运动
5.离心运动的危害
新课讲授
高速转动砂轮破裂
四、离心运动
5.离心运动的危害
新课讲授
赛车转弯侧滑
C
课堂练习
课堂练习
A
课堂练习
课堂练习
ABD
课堂练习
课堂练习
4．在公路转弯处外侧的李先生家门口，三个月内连续发生了八次大卡车侧翻的交通事故。经公安部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图如图所示。为了避免事故再次发生，很多人提出了建议，下列建议中合理的是（ ）
A．在进入转弯处设立限速标志，提醒司机不要超速转弯
B．改进路面设计，减小车轮与路面间的摩擦
C．改造此段弯路，使弯道内侧低、外侧高
D．改造此段弯路，使弯道内侧高、外侧低
AC
课堂练习
【答案】AC
【详解】A．车发生侧翻是因为提供的力不够做圆周运动所需的向心力，发生离心运动；故减小速度可以减小向心力，可以防止侧翻现象，故A正确；
B．在水平路面上拐弯时，靠静摩擦力提供向心力，故可以通过改进路面设计，增大车轮与路面间的摩擦力，故B错误；
CD．易发生侧翻也可能是路面设计不合理，公路的设计上可能内侧高外侧低，重力沿斜面方向的分力背离圆心，导致合力不够提供向心力而致；故应改造路面使内侧低，外侧高，故C正确，D错误。
故选AC。
课堂练习
5．如图所示，在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上，有一件湿衣服随圆筒一起转动而未滑动，则（ ）
A．衣服随圆筒做圆周运动的向心力由静摩擦力提供
B．圆筒转速增大，衣服对筒壁的压力也增大
C．圆筒转速增大以后，衣服所受摩擦力也增大
D．圆筒转速足够大时，衣服上的水滴将做离心运动
BD
课堂练习
【答案】BD
【详解】ABC．衣服受到重力、筒壁的弹力和静摩擦力的作用，由于衣服在圆筒内壁上不掉下来，竖直方向上没有加速度，重力与静摩擦力二力平衡，靠弹力提供向心力，随着圆筒转速的增加，弹力增加，但静摩擦力不变，根据牛顿第三定律知，选项B正确，选项AC错误；
D．对水而言，衣服对水滴的附着力提供其做圆周运动的向心力，随着圆筒转速的增加，水滴做圆周运动需要的向心力增加，当附着力不足以提供水滴需要的向心力时，衣服上的水滴将做离心运动，选项D正确。
故选BD。
课堂练习