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 | pptx | ||
| 文件大小 | 26.7MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-03-01 17:33:50 | ||
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文档简介
(共38张PPT)
知识回顾
向心力：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心
方向 ：指向圆心(方向时刻变化)，与速度方向垂直
物体做匀速圆周运动时，所受合外力有何特点？
合外力全部提供向心力，合外力的大小不变，方向始终指向圆心
新课导入
在铁路弯道处，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,为什么这样设计呢？
新课导入
内侧轨道
外侧轨道
水平线
火车转弯时的轨迹可以视为一段小圆弧，故我们可以将火车的转弯视为很小的一段圆周运动。
将火车的转弯视为很小的一段圆周运动，满足圆周运动的规律，可以用圆周运动的方法分析。
01
车轮的构造
铁轨
踏面
轮缘
物理模型
轮缘
思考讨论
火车转弯时的什么力提供向心力？
02
内外轨同高时
物理模型
轮缘
FN
G
F
外轨对轮缘的弹力F提供向心力F=F向
火车质量、速度比较大，故所需向心力也很大。
易损坏铁轨.
03
内外轨不同高时
铁路的弯道——外轨高于内轨
FN
G
F合
θ
O
与斜面平行的方向上
向心力的方向
水平方向上
03
内外轨不同高时
FN
G
F合
θ
O
若轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？
轨道对轮缘无挤压，FN和G的合力提供向心力
F合＝mgtanθ = Fn
得
若火车的速度大于或小于这个值时，火车受力情况会发生变化吗？
04
定量分析
FN
G
O
FN
G
O
F
F
轮缘受到外轨向内的弹力
轮缘受到内轨向外的弹力
05
小结
FN
G
F合
θ
O
h
L
θ很小时,sinθ=tanθ
θ
轨道对轮缘无挤压
轮缘受到外轨向内的弹力
轮缘受到内轨向外的弹力
补充
飞机转弯
飞机转弯过程类似于火车转弯
汽车转弯的情况是不是也类似于火车和飞机呢？
F升
Fn
mg
06
汽车转弯
汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢
O
mg
FN
Ff
R
07
汽车转弯:向心力来源
O
mg
FN
Ff
R
汽车侧向所受的静摩擦力提供向心力
当静摩擦力为最大静摩擦力（认为最大静摩擦等于滑动摩擦力）时:
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
08
小结
O
mg
FN
Ff
R
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
09
实例
公里路和赛道转弯处一般都修成外高内低。
N
Fn
mg
为了保证汽车过桥时汽车和桥梁的安全，在桥梁的设计上有没有要求？
10
思考
N
Fn
mg
讨论：如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？
如果能，对速度有什么要求？
汽车向外圈滑动
汽车向内圈滑动
01
三个种类的桥
拱形桥
（凸形桥）
凹形桥
水平桥
汽车过不同类型桥时的受力情况是怎样的？
02
受力情况：水平桥
mg
FN
03
受力情况：拱形桥
mg
FN
汽车过拱形桥时，可视为竖直面内的圆周运动
车辆在最高点时，车对凸桥的压力是多大？
汽车对桥的压力
汽车处于失重状态
思考讨论
汽车运动速度变大，车对凸桥的压力如何变化？
有可能出现 FN = 0 的情况吗？若可能此时速度是多大？
Fn 减小
思考讨论
临界速度
完全失重状态
汽车脱离桥面，做平抛运动
04
受力情况：凹形桥
mg
FN
汽车过凹形桥时，可视为竖直面内的圆周运动
车辆在最低点时，车对凸桥的压力是多大？
汽车对桥的压力
汽车处于超重状态
汽车运动速度变大，会出现什么情况？
易爆胎发生安全事故.
05
受力情况
思考讨论
地球可以看作一个巨大的拱形桥半径就是地球的半径R（约为6400 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
完全失重状态
这里描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中
思考讨论
1.航天器在发射升空（加速上升）时，航天员处在超重还是失重状态？
FN
mg
a
超重
2.航天器在轨道正常运行（绕地球做匀速圆周运动）时，航天员处在超重还是失重状态？
思考讨论
航天器在轨道正常运行（绕地球做匀速圆周运动）时，航天员处在超重还是失重状态？
失重
航天器绕地球做匀速圆周运动，假设它的线速度的大小为v ，轨道半径近似等于地球半径R ，航天员受到的地球引力近似等于他在地面测得的体重mg
完全失重状态
思考讨论
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？
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.
若地球的引力突然消失，航天器将做什么样的运动呢？
01
离心运动
定义：做圆周运动的物体，在其所受合外力突然消失，或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫作离心运动。
做离心运动的条件：
01
离心运动
理解
物体做离心运动，并不是受到“离心力”作用，更不是“离心力”大于向心力，而是外界提供的向心力不足或突然消失。
离心运动不是沿着半径背离圆心的运动，而是沿着切线或曲线离心的运动。
02
生活中的离心运动
光刻胶
离心浇注
离心脱水
离心分离
棉花糖机
02
生活中的离心运动
汽车做离心运动
在公路弯道处，车辆行驶要减速慢行
总结归纳
1.火车、汽车转弯
轨道对轮缘无挤压
轮缘受到外轨向内的弹力
轮缘受到内轨向外的弹力
2. 汽车过拱桥
3. 航天器中的超失重
4. 离心运动
知识回顾
向心力：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心
方向 ：指向圆心(方向时刻变化)，与速度方向垂直
物体做匀速圆周运动时，所受合外力有何特点？
合外力全部提供向心力，合外力的大小不变，方向始终指向圆心
新课导入
在铁路弯道处，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,为什么这样设计呢？
新课导入
内侧轨道
外侧轨道
水平线
火车转弯时的轨迹可以视为一段小圆弧，故我们可以将火车的转弯视为很小的一段圆周运动。
将火车的转弯视为很小的一段圆周运动，满足圆周运动的规律，可以用圆周运动的方法分析。
01
车轮的构造
铁轨
踏面
轮缘
物理模型
轮缘
思考讨论
火车转弯时的什么力提供向心力？
02
内外轨同高时
物理模型
轮缘
FN
G
F
外轨对轮缘的弹力F提供向心力F=F向
火车质量、速度比较大，故所需向心力也很大。
易损坏铁轨.
03
内外轨不同高时
铁路的弯道——外轨高于内轨
FN
G
F合
θ
O
与斜面平行的方向上
向心力的方向
水平方向上
03
内外轨不同高时
FN
G
F合
θ
O
若轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？
轨道对轮缘无挤压，FN和G的合力提供向心力
F合＝mgtanθ = Fn
得
若火车的速度大于或小于这个值时，火车受力情况会发生变化吗？
04
定量分析
FN
G
O
FN
G
O
F
F
轮缘受到外轨向内的弹力
轮缘受到内轨向外的弹力
05
小结
FN
G
F合
θ
O
h
L
θ很小时,sinθ=tanθ
θ
轨道对轮缘无挤压
轮缘受到外轨向内的弹力
轮缘受到内轨向外的弹力
补充
飞机转弯
飞机转弯过程类似于火车转弯
汽车转弯的情况是不是也类似于火车和飞机呢？
F升
Fn
mg
06
汽车转弯
汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢
O
mg
FN
Ff
R
07
汽车转弯:向心力来源
O
mg
FN
Ff
R
汽车侧向所受的静摩擦力提供向心力
当静摩擦力为最大静摩擦力（认为最大静摩擦等于滑动摩擦力）时:
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
08
小结
O
mg
FN
Ff
R
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
09
实例
公里路和赛道转弯处一般都修成外高内低。
N
Fn
mg
为了保证汽车过桥时汽车和桥梁的安全，在桥梁的设计上有没有要求？
10
思考
N
Fn
mg
讨论：如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？
如果能，对速度有什么要求？
汽车向外圈滑动
汽车向内圈滑动
01
三个种类的桥
拱形桥
（凸形桥）
凹形桥
水平桥
汽车过不同类型桥时的受力情况是怎样的？
02
受力情况：水平桥
mg
FN
03
受力情况：拱形桥
mg
FN
汽车过拱形桥时，可视为竖直面内的圆周运动
车辆在最高点时，车对凸桥的压力是多大？
汽车对桥的压力
汽车处于失重状态
思考讨论
汽车运动速度变大，车对凸桥的压力如何变化？
有可能出现 FN = 0 的情况吗？若可能此时速度是多大？
Fn 减小
思考讨论
临界速度
完全失重状态
汽车脱离桥面，做平抛运动
04
受力情况：凹形桥
mg
FN
汽车过凹形桥时，可视为竖直面内的圆周运动
车辆在最低点时，车对凸桥的压力是多大？
汽车对桥的压力
汽车处于超重状态
汽车运动速度变大，会出现什么情况？
易爆胎发生安全事故.
05
受力情况
思考讨论
地球可以看作一个巨大的拱形桥半径就是地球的半径R（约为6400 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
完全失重状态
这里描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中
思考讨论
1.航天器在发射升空（加速上升）时，航天员处在超重还是失重状态？
FN
mg
a
超重
2.航天器在轨道正常运行（绕地球做匀速圆周运动）时，航天员处在超重还是失重状态？
思考讨论
航天器在轨道正常运行（绕地球做匀速圆周运动）时，航天员处在超重还是失重状态？
失重
航天器绕地球做匀速圆周运动，假设它的线速度的大小为v ，轨道半径近似等于地球半径R ，航天员受到的地球引力近似等于他在地面测得的体重mg
完全失重状态
思考讨论
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？
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.
若地球的引力突然消失，航天器将做什么样的运动呢？
01
离心运动
定义：做圆周运动的物体，在其所受合外力突然消失，或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫作离心运动。
做离心运动的条件：
01
离心运动
理解
物体做离心运动，并不是受到“离心力”作用，更不是“离心力”大于向心力，而是外界提供的向心力不足或突然消失。
离心运动不是沿着半径背离圆心的运动，而是沿着切线或曲线离心的运动。
02
生活中的离心运动
光刻胶
离心浇注
离心脱水
离心分离
棉花糖机
02
生活中的离心运动
汽车做离心运动
在公路弯道处，车辆行驶要减速慢行
总结归纳
1.火车、汽车转弯
轨道对轮缘无挤压
轮缘受到外轨向内的弹力
轮缘受到内轨向外的弹力
2. 汽车过拱桥
3. 航天器中的超失重
4. 离心运动