6.4 生活中的圆周运动 课件 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册(共18张PPT)

(共18张PPT)
6.4
生活中的圆周运动
一、铁路的弯道
1.车轮的构造：
轮缘
外轨对轮缘的弹力提供向心力，易损坏铁轨。
N
G
FN
2.内外轨等高：
外轨
内轨
一、铁路的弯道
3.外轨高于内轨：
向心力由重力G和支持力N的合力提供。
G
N
F
时，对内外轨均无挤压。
当
当 时，车轮挤压外轨。
当 时，车轮挤压内轨。
生活中的类似问题：
F压＝FN＝mg
水平桥
拱形桥
凹形桥
二、过桥问题
汽车通过拱形桥最高点时，对桥面的压力大小？
汽车通过凹形桥最高点时，对桥面的压力大小？
汽车质量为m，通过桥最高点速度为v，桥半径为R，则在最高点汽车对桥的压力为多少？
mg
FN
FN＜mg ，失重状态
若汽车通过拱桥的速度增大，会出现什么情况？
过桥问题——拱形桥
解：
由牛顿第三定律得
v2
R
mg＝m
mg
FN
当FN =0 时，出现飞车现象，汽车做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态。
v＝ gR
v2
R
FN ＝mg－m
过桥问题——拱形桥
汽车质量为m，通过桥最低点速度为v，桥半径为R，则在最低点汽车对桥的压力为多少？
解：F合＝FN－mg
v2
R
∴ FN ＝mg + m
由牛顿第三定律得
v2
R
F压＝mg + m
v2
R
∴ FN－mg＝m
FN ＞mg 超重状态
FN
mg
Fn= m
v2
R
过桥问题——凹形桥
地球其实是一个大拱桥。
v2
R
FN ＝mg－m
当速度增大到一定值的时候，支持力等于0。
v2
R
mg＝m
v＝ gR
三、离心运动
1.定义：做圆周运动的物体，某一时刻向心力突然消失或合外力不足以提供向心力，则物体会做远离圆心的运动。
2.合外力与向心力：
F=man时，物体做匀速圆周运动；
Fman时，物体做离心运动；
Fman时，物体做近心运动；
某同学用长0.8 m的细绳一端系住一个碗，碗内盛水，碗和水的总质量为0.5 kg.该同学抓住细绳另一端甩动细绳，使碗和水在竖直面内旋转．(g取10 m/s2)
(1)为了不让水从碗内洒出来，碗到最高点时的速度至少是多少？
(2)由于绳子能够承受的最大拉力为15 N，碗到最低点的速度最大不能超过多少？
解：（1）
（2）
如图所示，质量m＝1 kg的小球用细线拴住，线长L＝1 m，细线所受拉力达到F＝19 N时就会被拉断．当小球从图示位置释放后摆到悬点的正下方时，细线恰好被拉断．若此时小球距水平地面的高度h＝5 m，重力加速度g取10 m/s2，求小球落地处与地面上P点的距离。
(多选)长度为L的轻杆一端固定在O点，另一端连接一小球．现使小球和轻杆在竖直平面内绕杆的固定端O转动，如图甲所示．小球做圆周运动过最高点时，杆与小球间的弹力大小用F表示，速度大小用v表示，当小球以不同速度经过最高点时，其图像如图乙所示，则(　　)
A．小球的质量为B．当地的重力加速度大小为C．当v2＝c时，杆对小球弹力方向向上D．当v2＝2b时，小球受到的弹力与重
力大小相等
甲
乙
AD
有一种杂技表演叫“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩托车沿光滑圆形表演台的侧壁高速行驶，在水平面内做匀速圆周运动．图中粗线圆表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为h.如果增大高度h，则下列关于摩托车的说法正确的是(　　)
A．对侧壁的压力FN增大
B．做圆周运动的周期T不变
C．做圆周运动的向心力F增大
D．做圆周运动的线速度v增大
D
如图所示，半径为R、内径很小的光滑半圆细管竖直放置，两个质量均为m的小球A、B以不同的速率进入管内，若A球通过圆周最高点C时对管壁上部的压力为3mg(g为重力加速度)，B球通过最高点C时对管壁下部的压力为0.75mg，求A、B两球落地点间的距离．(不计一切阻力)
如图所示，在光滑的圆锥顶用长为L的轻质细线悬挂一可视为质点的质量为m的小球。圆锥体轴线AB沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角为θ=37 ，若物体跟随圆锥体且绕轴线AB做水平面内的圆周运动，已知重力加速度为g。sinθ=0.6，cosθ=0.8，求：
(1)当 时，求线对物体的拉力大小；
(2)当 时，求线对物体的拉力大小。
解：（1）
（2）