人教版高中物理必修二 课件5.7 ：生活中的圆周运动 （1）（共43张PPT）

课件43张PPT。生活中的圆周运动知识回顾物体做圆周运动时，受力有何共同点
物体要受到指向圆心的向心力
向心力的特点
方向：总是指向圆心
大小：
分析做圆周运动的物体受力情况提供向心力受力分析FfFN+mg飞机转弯:GNFnF“供需”平衡 物体做匀速圆周运动向心力公式的理解从“供” “需”两方面研究做圆周运动的物体车辆转弯
（1）自行车（或摩托车）转弯
我们在骑自行车转弯时，有向外滑出的趋势，地面对自行车有指向内侧的静摩擦力F1，这个静摩擦力提供自行车转弯时所需的向心力。
根据向心力公式有 从公式中可以看出，转弯时所需的向心力与转弯时的速率及半径有关，如果转弯时的速率过大，静摩擦力不能满足转弯需要
思考：摩托车转弯时车身为什么要适当倾斜？ 2)摩托车转弯（3）汽车转弯
在水平路面上转弯，汽车在水平路面上转弯时的向心力也来源于地面的静摩擦力，根据向心力公式有
转弯时所需的向心力与转弯时的速率及半径有关，如果转弯时的速率过大，静摩擦力不能满足转弯需要 车受重力mg及路面的弹力FN作用．
这两个力的合力F水平并指向圆周弯道的圆心，充当向心力，由图可知:F＝mgtanθ 依据牛顿第二定律有 mgtanθ＝汽车在倾斜路面上拐弯生活中的圆周运动 ◆圆周运动(Circular motion)铁路的弯道火车车轮的构造火车车轮有突出的轮缘
FNFG铁路的弯道生活中的圆周运动 ◆圆周运动(Circular motion)(1)内外轨道一样高时转弯火车车轮受三个力：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向由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的,且由于火车质量很大,故轮缘和外轨间的相互作用力很大,易损坏铁轨.怎么办?铁路的弯道生活中的圆周运动 ◆圆周运动(Circular motion)(2) 外轨高内轨低时转弯h、r 越大,火车转弯越安全此为火车转变时的安全速度思考:
(1)如果v行驶>v安全,情况如何?
(2)如果v行驶v0时：当v(2)外轨高度高于内轨，火车按设计速度行驶时，火车转弯所需的向心力由________________提供.火车实际行驶速度大于设计速度时,其转弯所需的向心力由_______________________________提供.
(3)若两轨间距为L，外轨比内轨高h，轨道转弯半径为r,则此处轨道的设计转弯速度为___________.1.火车转弯外轨对轮缘的侧压力重力和弹力的合力重力、弹力的合力和外轨对轮缘的侧压力生活中的圆周运动 ◆圆周运动(Circular motion)(1)路面水平时转弯所需的向心力由________________力提供，若转弯半径为r，路面与车轮之间的最大静摩擦力为车重的k倍，汽车转弯的最大速度为_____________。
(2)高速公路的转弯处,公路的外沿设计的比内沿略高,若汽车以设计速度转弯时,汽车转弯的向心力由_______________________提供.2．汽车转弯静摩擦力重力和弹力的合力二、竖直平面内的圆周运动生活中的圆周运动 ◆圆周运动(Circular motion) 根据上面的分析可以看出，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力越小。试分析一下，当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生呢？由上式可知，v 增大时，FN减小.当 时，FN=0；当 时，汽车将脱离桥面，发生危险.拱形桥和凹形桥当1.求汽车以速度v过半径为r 的拱桥时对拱桥的压力？【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：可见汽车的速度越大对桥的压力越小。时汽车对桥的压力为零。（临界速度）
由于ａ竖直向下，属失重现象。当v大于v临界时，汽车做什么运动？平抛运动泸定桥2.求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：可见汽车的速度越大对桥的压力越大。
由于a 竖直向上，属超重现象。生活中的圆周运动 ◆圆周运动(Circular motion)拱形桥和凹形桥绳球模型
如图所示，小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况，软绳（或轨道）对小球只能产生拉力（或压力）的作用，小球在最高点时
二、竖直平面内的圆周运动当 “供”“需”平衡时，物体做圆周运动eg1.一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,由于轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是( )
A. a处 ?B. b处 ? C. c处 ?? D. d处生活中的圆周运动 ◆圆周运动(Circular motion)拱形桥和凹形桥Deg2.一辆质量为4t的汽车驶过半径为50m的凸形桥面时,始终保持5m/s的速率.汽车所受的阻力为车对桥面压力的0.05倍.通过桥的最高点时汽车牵引力是多少N.(g=10m/s2)比较三种桥面受力的情况GGGNNN　　FN>G，即汽车对桥的压力大于其所受重力，处于超重状态。　　1、汽车过凹桥时，在最低点时，车对凹桥的压力怎样？二、拱形桥 FN由此可以得出v=(Rg)1/2做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向.当F= 0时，物体沿切线方向飞出四离心运动1.离心运动：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。2.物体作离心运动的条件：F合 < F向心力思考问题？F合 = F向心力 做什么运动？F合 = 0 做什么运动？F合 ＜F向心力 做什么运动？F合 ＞F向心力 做什么运动？圆周近心切线远离离心运动
做圆周运动的物体，在所受合外力消失或不足以提供所需的向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动
3.说明：物体做离心运动的根本原因是“惯性”造成的4.离心运动的应用1）、离心干燥器2）、洗衣机脱水桶3）、用离心机把体温计的水银柱甩回下面的液泡内4.离心运动的应用4）、制作“棉花”糖5.、离心运动的防止：1）、在水平公路上行驶的汽车转弯时vF < mvr2F汽车 在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大，所需向心力F大于最大静摩擦力Fmax，汽车将做离心运动而造成交通事故。因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度。5.、离心运动的防止2、高速转动的砂轮、飞轮等
做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向.小结 当F=mω2r时，物体做匀速圆周运动当F= 0时，物体沿切线方向飞出当F＜mω2r时，物体逐渐远离圆心当F＞mω2r时，物体逐渐靠近圆心常见的离心干燥器等都是利用离心运动。向心、圆周、离心运动“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动供提供物体做圆周运动的力需物体做匀速圆周运动所需的力F=F1、要使原来做匀速圆周运动的物体做离心运动，可以怎么办？A、提高转速，使所需的向心力大于能提供 的向心力
B、减小或消失合外力思考并讨论（三）离心现象（三）离心现象eg1.在水平铁路转弯处,往往使外轨略高于内轨,这是为了( )
A.减轻火车轮子挤压外轨
B.减轻火车轮子挤压内轨
C.使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需向心力
D.限制火车向外脱轨铁路的弯道生活中的圆周运动 ◆圆周运动(Circular motion)ACD铁路的弯道生活中的圆周运动 ◆圆周运动(Circular motion)eg2.若火车按铁路规定速率转弯时,内、外轨对车轮皆无侧向压力,则下列说法中正确的是（ ）
A.当火车以小于规定速率转弯时,仅内轨对车轮有侧压力
B.当火车以大于规定速率转弯时,仅外轨对车轮有侧压力
C.当火车以大于规定速率转弯时,内轨对车轮有侧压力
D.当火车以小于规定速率转弯时,外轨对车轮无侧压力
ABDeg3.在高速公路的拐弯处,路面造的外高内低,设车向右拐弯时,司机左侧路面比右侧要高一些,路面与水平面间的夹角为θ.设拐弯路段是半径为R的圆弧,要使车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于零,车速应等于_______________。（已知重力加速度为g）