物理人教版（2019）必修第二册6.4生活中的圆周运动（共22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22张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 6.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2024-03-09 22:27:45 | ||
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文档简介
(共22张PPT)
§6.4 生活中的圆周运动
火车转弯
火车轮结构
火车速度为30m/s，弯道的半径R=900m，火车的质量m=8×105kg，转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？
怎么办？
轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损！
转弯处外高、內低
θ
算一算: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。
解析：
火车转弯规定临界速度:
θ
O
R
FN
mg
F合
θ
θ
FN
G
F合
θ
O
F
F'
外
上
内
下
×
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？
赛道的设计
思考与交流
【例1】 有一列重为100 t的火车，以72 km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400 m。(g取10 m/s2)
(1)试计算铁轨受到的侧压力大小。
(2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的正切值。
答案:(1)1×105 N (2)0.1
答案:C
1.铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为θ，如图，弯道处的圆弧半径为R。若质量为m的火车转弯时速度等于 ，则( )
A.内轨对内侧车轮轮缘有挤压
B.外轨对外侧车轮轮缘有挤压
C.此时铁轨对火车的支持力等于
D.此时铁轨对火车的支持力大于
4.(多选)全国铁路大面积提速，给人们的生活带来便利。火车转弯可以看成是在水平面内做匀速圆周运动，火车速度提高会使外轨受损。为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题，以下措施可行的是( )
A.适当减小内外轨的高度差
B.适当增加内外轨的高度差
C.适当减小弯道半径
D.适当增大弯道半径
答案:BD
【例3】 (多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带。如图,某公路急转弯处是一圆弧,当汽车行驶的速率为vc时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势,则在该弯道处( )
A.路面外侧高内侧低
B.车速只要低于vc，车辆便会向内侧滑动
C.车速虽然高于vc，但只要不超出某一最高速度,
车辆便不会向外侧滑动
D.当路面结冰时,与未结冰时相比，vc的值变小
答案:AC
二、汽车过桥
拱形桥
（凸形桥）
水平桥
凹形桥
mg
FN
由牛顿第二定律可知
Fn=mg-FN=m
得FN=mg-(m)
FN ＜mg
R一定，V越大，FN越小。
当V增大到一定值时，FN=0，恰好脱离桥面：mg=m，车速________。
汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重(具有向下的加速度）
质量为m 的汽车在拱形桥上以v行驶，若桥面的圆弧半径未R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力？
汽车过凹形桥最低点
FN
mg
FN ＞mg
汽车对凹形桥的压力FN 与桥面半径R和车速V关系：
（1）速度V一定，半径R越小，FN越大，超重愈多，越容易损坏桥梁。
（2）半径R一定，车速V越大，FN越大，超重愈多，越容易损坏桥梁。
Fn=FN-mg=m
得 FN=mg+m
汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于超重(具有向上的加速度）
F压＝FN ＜mg
失重
超重
F压＝FN ＝mg
F压＝FN ＞mg
比较三种桥面受力的情况
【例2】如图，一辆质量为500 kg的汽车静止在一座半径为40 m的圆弧形拱桥顶部，(g取10 m/s2)问:
(1)此时汽车对圆弧形拱桥的压力是多大
(2)如果汽车以10 m/s的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大
(3)汽车以多大速度通过拱桥的顶部时，汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零
答案:(1)5 000 N (2)3 750 N (3)20 m/s
3.用如图，实验模拟拱形桥研究汽车通过桥的最高点时对桥的压力。在较大的平整木板上相隔一定的距离两端各钉4个钉子，将三合板弯曲成拱形桥,两端卡入钉内,三合板上表面事先铺上一层牛仔布以增大摩擦，这样玩具车就可以在桥面上跑起来了。把这套系统(该系统质量不计)放在电子秤上，关于电子秤的示数，下列说法正确的是( )
A.玩具车通过拱形桥顶端时速度越大(未离开拱形桥)，电子秤示数越小
B.玩具车通过拱形桥顶端时电子秤的示数不可能为零
C.玩具车通过拱形桥顶端时处于超重状态
D.玩具车静止在拱形桥顶端时比运动经过
顶端时电子秤的示数小一些
答案:A
R
mg
三、航天器中的失重现象
思考讨论
以绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船为例做些说明。
当 时，FN=0，航天员处于完全失重状态
所以在航天器中，很多跟重力有关的仪器就不能使用
mg
新课讲授
(四）离心运动
(1)物体作匀速圆周运动的条件
F合
=
若“提供”≠“需要”？
“提供”=“需要”
新课讲授
(2)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
1.(多选)利用离心运动的机械叫作离心机械。下列机械属于离心机械的是( )
A.洗衣机脱水筒 B.棉花糖制作机
C.低温离心机 D.旋转秋千
答案:ABC
小本157.2.洗衣机是现代家庭常见的用电器,它是采用转筒带动衣物旋转的方式进行脱水的，下列有关说法错误的是( )
A.脱水过程中,衣物是紧贴筒壁的 B.加快脱水筒转动的角速度,脱水效果会更好 C.水能从桶中甩出是因为水滴需要的向心力太大的缘故 D.靠近中心的衣物脱水效果比四周的衣物脱水效果好
答案:D
小本157.1.如图，光滑水平面上，小球在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，关于小球运动情况的说法不正确的是( )
A.若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动 B.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动 C.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动 D.若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pc做近心运动
答案:B
§6.4 生活中的圆周运动
火车转弯
火车轮结构
火车速度为30m/s，弯道的半径R=900m，火车的质量m=8×105kg，转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？
怎么办？
轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损！
转弯处外高、內低
θ
算一算: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。
解析：
火车转弯规定临界速度:
θ
O
R
FN
mg
F合
θ
θ
FN
G
F合
θ
O
F
F'
外
上
内
下
×
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？
赛道的设计
思考与交流
【例1】 有一列重为100 t的火车，以72 km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400 m。(g取10 m/s2)
(1)试计算铁轨受到的侧压力大小。
(2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的正切值。
答案:(1)1×105 N (2)0.1
答案:C
1.铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为θ，如图，弯道处的圆弧半径为R。若质量为m的火车转弯时速度等于 ，则( )
A.内轨对内侧车轮轮缘有挤压
B.外轨对外侧车轮轮缘有挤压
C.此时铁轨对火车的支持力等于
D.此时铁轨对火车的支持力大于
4.(多选)全国铁路大面积提速，给人们的生活带来便利。火车转弯可以看成是在水平面内做匀速圆周运动，火车速度提高会使外轨受损。为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题，以下措施可行的是( )
A.适当减小内外轨的高度差
B.适当增加内外轨的高度差
C.适当减小弯道半径
D.适当增大弯道半径
答案:BD
【例3】 (多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带。如图,某公路急转弯处是一圆弧,当汽车行驶的速率为vc时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势,则在该弯道处( )
A.路面外侧高内侧低
B.车速只要低于vc，车辆便会向内侧滑动
C.车速虽然高于vc，但只要不超出某一最高速度,
车辆便不会向外侧滑动
D.当路面结冰时,与未结冰时相比，vc的值变小
答案:AC
二、汽车过桥
拱形桥
（凸形桥）
水平桥
凹形桥
mg
FN
由牛顿第二定律可知
Fn=mg-FN=m
得FN=mg-(m)
FN ＜mg
R一定，V越大，FN越小。
当V增大到一定值时，FN=0，恰好脱离桥面：mg=m，车速________。
汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重(具有向下的加速度）
质量为m 的汽车在拱形桥上以v行驶，若桥面的圆弧半径未R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力？
汽车过凹形桥最低点
FN
mg
FN ＞mg
汽车对凹形桥的压力FN 与桥面半径R和车速V关系：
（1）速度V一定，半径R越小，FN越大，超重愈多，越容易损坏桥梁。
（2）半径R一定，车速V越大，FN越大，超重愈多，越容易损坏桥梁。
Fn=FN-mg=m
得 FN=mg+m
汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于超重(具有向上的加速度）
F压＝FN ＜mg
失重
超重
F压＝FN ＝mg
F压＝FN ＞mg
比较三种桥面受力的情况
【例2】如图，一辆质量为500 kg的汽车静止在一座半径为40 m的圆弧形拱桥顶部，(g取10 m/s2)问:
(1)此时汽车对圆弧形拱桥的压力是多大
(2)如果汽车以10 m/s的速度经过拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大
(3)汽车以多大速度通过拱桥的顶部时，汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零
答案:(1)5 000 N (2)3 750 N (3)20 m/s
3.用如图，实验模拟拱形桥研究汽车通过桥的最高点时对桥的压力。在较大的平整木板上相隔一定的距离两端各钉4个钉子，将三合板弯曲成拱形桥,两端卡入钉内,三合板上表面事先铺上一层牛仔布以增大摩擦，这样玩具车就可以在桥面上跑起来了。把这套系统(该系统质量不计)放在电子秤上，关于电子秤的示数，下列说法正确的是( )
A.玩具车通过拱形桥顶端时速度越大(未离开拱形桥)，电子秤示数越小
B.玩具车通过拱形桥顶端时电子秤的示数不可能为零
C.玩具车通过拱形桥顶端时处于超重状态
D.玩具车静止在拱形桥顶端时比运动经过
顶端时电子秤的示数小一些
答案:A
R
mg
三、航天器中的失重现象
思考讨论
以绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船为例做些说明。
当 时，FN=0，航天员处于完全失重状态
所以在航天器中，很多跟重力有关的仪器就不能使用
mg
新课讲授
(四）离心运动
(1)物体作匀速圆周运动的条件
F合
=
若“提供”≠“需要”？
“提供”=“需要”
新课讲授
(2)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
1.(多选)利用离心运动的机械叫作离心机械。下列机械属于离心机械的是( )
A.洗衣机脱水筒 B.棉花糖制作机
C.低温离心机 D.旋转秋千
答案:ABC
小本157.2.洗衣机是现代家庭常见的用电器,它是采用转筒带动衣物旋转的方式进行脱水的，下列有关说法错误的是( )
A.脱水过程中,衣物是紧贴筒壁的 B.加快脱水筒转动的角速度,脱水效果会更好 C.水能从桶中甩出是因为水滴需要的向心力太大的缘故 D.靠近中心的衣物脱水效果比四周的衣物脱水效果好
答案:D
小本157.1.如图，光滑水平面上，小球在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，关于小球运动情况的说法不正确的是( )
A.若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动 B.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动 C.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动 D.若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pc做近心运动
答案:B