6.4生活中的圆周运动课件(共21张PPT)高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

(共21张PPT)
高中物理 必修二 第五章
水平面内的圆周运动
第七节 生活中的圆周运动
向心力
效果
特点
来源
方向:
大小:
性质:
只改变速度方向,不改变速度大小.
指向圆心.
变力.
Fn
物体所受的合外力,或某个力的分力.
复习回顾
观看视频并思考：
哪些地方容易发生事故
事故原因？
转弯时火车以多大速度行驶才是安全的呢？
平直轨道
01
在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力作用？有何关系？
G
FN
F
Ff
弯道行驶
02
火车转弯时与平直轨道行驶时受力有何不同？
火车转弯时向心力由哪些力来提供？
火车车轮的结构特点：
小科普
内轨
内侧
内侧
外侧
外侧
外轨
轮缘
弯道行驶——内外轨等高
02
FN
F
G
火车车轮受力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力.
外轨对轮缘的弹力F提供向心力F=F向
O
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？
弯道行驶——内外轨等高
02
怎么办
该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生，轮缘和外轨间的相互作用力很大,易损坏铁轨和车轮。
自行车弯道行驶时车身倾斜，向心力由支持力和重力的合力提供
弯道行驶
02
θ
弯道行驶——外轨高于内轨
02
当R和θ固定时，v即为设计速度，一个确定值
内外轨道都不受磨损
FN
FN
Fn
Fn
mg
mg
θ
弯道行驶——外轨高于内轨
02
FN
Fn
mg
θ
L
h
d
当α很小时：tanα ≈ sinα
增速措施：增大R,增大h
设计速度：
弯道行驶——实际情况
02
设计速度：
当v=v0时：
当v >v0时：
当v轮缘不受侧向压力
轮缘受到外轨向内的挤压力
FN
Fn
mg
θ
FN
Fn
mg
θ
轮缘受到内轨向外的挤压力
例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3所示，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
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.这时铁轨对火车的支持力等于
D.这时铁轨对火车的支持力大于
√
水平面内的圆周运动问题
梳理
火车转弯
汽车转弯
圆锥摆
漏斗模型
飞檐走壁
空中盘旋的飞机
水平转台
均为水平面内的圆周运动
它们运动时可以看作圆周运动，运动的圆周面是怎样的？
圆心的何处？
受到几个力的作用，其合力的方向指哪？
合力的大小如何？所需要的向心力从何而来？
转弯处，外轨高于内轨
火车转弯问题
1
(1)当v=v0时，内外轨道对火车无挤压作用.
(2)当v>v0时，外轨道对轮缘有侧压力.
(3)当v其中R为弯道半径，θ为轨道平面与水平面间的夹角，v0为转弯处的规定速度.
1.弯道的特点
2.设计速度
3.行驶速度与轨道压力的关系
汽车转弯问题
2
例2高速公路拐弯处，通常都是外高内低。如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些。汽车的运动可看作是做半径为R的圆周运动。设内、外路面高度差为h，路基的水平宽度为d，路面的宽度为L。已知重力加速度为g。要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零。则汽车转弯时的车速应等于(　　)
A.
B.
C.
D.
B
水平面内的圆周运动问题
2、汽车水平弯道转弯
3、圆锥摆
6、水平转盘
5、飞檐走壁
ω
4、漏斗
ω
7、盘旋飞机
水平圆周运动问题
例3　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3所示，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度大于
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.这时铁轨对火车的支持力等于
D.这时铁轨对火车的支持力大于
√
√
火车转弯问题
例4 火车以半径R= 900 m转弯，火车质量为8×105kg ，速度为30m/s，火车轨距l=1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？（θ较小时tanθ=sinθ）
由力的关系得：
由向心力公式得：
由几何关系得：
解：
=0.14m
请同学们想一想：
怎样的运动是竖直平面的圆周运动
？
生活中的桥是拱形居多还是凹形居多
为何桥上都有限速标志
？
？