6.4 生活中的圆周运动 课件-2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

(共14张PPT)
第六章：圆周运动
6.4 生活中的圆周运动
学习目标
1、能根据所学知识分析生活中的各种圆周运动现象，在此过程中体会模型建构的方法。
2、知道航天器中的失重现象。
3、观察生活中的离心现象，知道离心运动产生的原因，了解其在生活中的应用，并知道离心运动所带来的危害。
课堂引入
一、火车转弯
火车车轮的构造：
思考：若火车转弯过程是匀速圆周运动，则火车的受力情况如何？
mg
FN1
FN2
火车质量很大，故很大，易损坏外侧铁轨
一、火车转弯
解决方法：使外轨略高于内轨。
（1）临界时：FN与mg的合力恰好提供Fn
故： ，又因为：
联立得：
因外轨只略高于内轨，故θ很小，tanθ ≈ sinθ=
mg
F合
θ
FN
故：
（2）如果实际速度v>v0
则外侧轨道受到挤压；
（3）如果实际速度v则内侧轨道受到挤压。
h
l
一、火车转弯
【练习】如图所示的是火车车轮在转弯处的截面，轨道的外轨高于内轨，在此转弯处规定火车的行驶速度为v，则(　　)
A．若火车通过此弯道时速度大于v，则火车的轮缘会挤压外轨
B．若火车通过此弯道时速度小于v，则火车的轮缘会挤压外轨
C．若火车通过此弯道时行驶速度等于v，则火车的轮缘会挤压外轨
D．若火车通过此弯道时行驶速度等于v，则火车对轨道的压力小于火车的重力
一、火车转弯
【类似：汽车转弯】
（1）在水平地面上转弯
（2）在外高内低弯道上转弯
临界时：
得：
此时车与地面恰好无摩擦
如果实际速度v>v0；则车辆受到向内的摩擦；
如果实际速度vmg
FN
Ff
安全措施：
降低车辆速度；
垫高外侧轨道；
增大弯道半径。
【汽车转弯】(多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带．如图所示，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为v0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v0，车辆便会向内侧滑动
C．车速虽然高于v0，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动
D．当路面结冰时，与未结冰时相比，v0的值变小
AC
一、火车转弯
（1）汽车过拱形桥
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，试画出受力分析图，分析汽车在最高点（或最低点）对桥的压力大小．
故：
由牛顿第三定律得，
汽车对桥的压力为：
二、汽车过桥
mg
FN
a
（2）汽车过凹形桥
mg
FN
a
故：
由牛顿第三定律得，
汽车对桥的压力为：
失重
超重
二、汽车过桥
【例3】一辆质量为800 kg的汽车在圆弧半径为50 m的拱形桥上行驶(g取10 m/s2)。
(1)若汽车到达桥顶时速度为v1＝5 m/s，求汽车对桥面的压力；
(2)求汽车以多大速度经过桥顶时恰好对桥面没有压力；
(3)汽车对桥面的压力过小是不安全的，因此汽车过桥时的速度不能过大，对于同样的车速，拱形桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？
(4)如果拱形桥的半径增大到与地球半径一样大，汽车要在桥面上腾空，速度至少为多大？(已知地球半径为6 400 km)
所以
完全失重
三、离心运动与近心运动
思考：
何时物体会滑出去？
当时
即： F合 < Fn
思考：若呢？
若（供=需），物体做匀速圆周运动；
若（供<需），物体做离心运动；
若（供>需），物体做近心运动。
三、离心运动与近心运动
【生活中的离心运动】
洗衣机脱水
棉花糖制作机
血细胞离心机
钢管的浇筑……
【航天器中的失重现象
思考：航天器失重的原因是因其远离地球从而摆脱了地球引力吗？
课堂小结
一、火车转弯
（1）临界时： ，
（2）如果实际速度v>v0 ；则外侧轨道受到挤压；
（3）如果实际速度v二、汽车过桥
（1）汽车过拱形桥
故：
（2）汽车过凹形桥
故：