第六章 第4节生活中的圆周运动--人教版高中物理必修第二册教学课件(共31张PPT)
文档属性
| 名称 | 第六章 第4节生活中的圆周运动--人教版高中物理必修第二册教学课件(共31张PPT) |
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| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 18.1MB | ||
| 资源类型 | 试卷 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2025-12-30 00:00:00 | ||
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文档简介
(共31张PPT)
第4节 生活中的圆周运动
第六章 圆周运动
物理
1.结合圆周运动相关知识，能够将实际生活中圆周运动的场景构建物理模型。
2.培养从生活实际情境中提取建模信息、分析实际问题的能力。
3.通过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。
学习目标
一、火车转弯
问题探究
1.简单介绍对于火车的车轮和铁轨构造。
2.如果铁路弯道是水平的，那火车转弯的向心力由谁来提供？这样的设计有什么问题？
3.修筑铁路时，怎样的设计可以让火车拐弯时减轻轮缘与外轨间的挤压？为什么？
新课讲授
车轮的构造
火车车轮有突出的轮缘
新课讲授
铁路的弯道
——内外轨道一样高
G
外轨对轮缘的弹力提供向心力
.
靠这种办法得到的向心力缺点是什么？如何解决这一实际问题？
F
问题探究
新课讲授
G
FN
F合
α
火车转弯规定临界速度:
重力G与支持力FN的合力F合是使火车转弯的向心力
新课讲授
如果火车在转弯处的速度不等于规定速度，会发生怎样情况？
过大时：
外侧轨道与轮之间有弹力
过小时：
内侧轨道与轮之间有弹力
新课讲授
公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时，也可以看做圆周运动。那么是什么力提供汽车的向心力呢？
二、汽车过拱形桥
问题探究
新课讲授
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，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力．
mg
FN
a
由牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力为
新课讲授
凹形桥
分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大还是小
mg
FN
a
由牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力比汽车重力大
新课讲授
二、汽车过拱形桥
新课讲授
汽车对桥面的压力 超重失重状态
最高点
最低点
失重
超重
小结：
新课讲授
地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径.会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？
思考与讨论
三、航天器中的失重现象
新课讲授
三、航天器中的失重现象
v2
r
FN ＝mg－m
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重力为mg 。
失重
v＝ gR
当 时，座舱对航天员的支持力FN＝0 ，航天员处于完全失重状态。
v2
R
mg－FN＝m
新课讲授
思维拓展
搭载着三位航天员的“神舟十号”飞船成功发射，与“天宫一号”顺利对接，并成功举行了太空授课。
新课讲授
(1)航天员在“天宫一号”舱内处于漂浮状态，原因是什么？是不是由于不受重力？
(2)当航天员处于完全失重状态时，“天宫一号”的速度应满足什么条件？
新课讲授
四、离心运动
问题探究
如果一个正在做圆周运动的物体所受的向心力突然消失，物体将做什么运动？如果外界提供的力小于物体做圆周运动所需的向心力，物体将怎样运动？你能举例说明吗？
新课讲授
四、离心运动
O
F合 = mω2r，物体做匀速圆周运动
F合＜mω2r ，物体做逐渐远离圆心的运动
F 合= 0 ，物体沿切线方向飞出远离圆心
1、定义：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时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。
2、条件：
0 ≤F合＜mω2r
新课讲授
离心抛掷
离心脱水
离心分离
离心甩干
3、离心运动的应用
四、离心运动
新课讲授
用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内
制作棉花糖的原理：
内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。
四、离心运动
新课讲授
四、离心运动
4、离心运动的防止
O
F静
v
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Fn大于最大静摩擦力Fmax （Fmax不足以提供向心力），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。
当 时，汽车做离心运动
Fmax＜m
v2
r
新课讲授
四、离心运动
高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需向心力，离心运动会使它们破裂，造成事故。
O
F
v
新课讲授
思维拓展
链球比赛中，高速旋转的链球被放手后会飞出。汽车高速转弯时，若摩擦力不足，汽车会滑出路面。请思考：
(1)链球飞出、汽车滑出路面是因为受到了离心力吗？
(2)物体做离心运动的条件是什么？
答案 (1)不是
(2)物体受到的合力不足以提供所需的向心力。
新课讲授
例1 火车转弯时，如果铁路弯道内外轨一样高，外轨对轮缘（如图甲所示）挤压的弹力F提供了火车转弯时的向心力（如图乙所示）。但是靠这种办法得到向心力，铁轨和铁轮极易受损。在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于外轨（如图丙所示），当火车以规定的行驶速度转弯时，内外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v，则下列说法正确的是（ ）
A．当火车的速率小于v时，火车将有向外侧冲出轨道的危险
B．当火车速率小于v时，外轨将受到轮缘的挤压
C．当火车的速率大于v时，外轨将受到轮缘的挤压
D．当火车的质量改变时，规定的行驶速度也改变
课堂练习
课堂练习
解析 当火车以规定的行驶速率v转弯时，内外轨均不会受到轮缘的挤压，火车靠重力和支持力的合力提供向心力，当火车速率小于v时，重力和支持力的合力大于向心力，火车会挤压内轨，有向内运动的趋势，选项A、B错误。当火车的速率大于v时，重力和支持力的合力不足以提供火车转弯时的向心力，有离心的趋势，会挤压外轨，选项C正确。当火车以规定的行驶速率v行驶时，由重力和支持力的合力提供向心力，可得，解得规定速率为=，可知火车行驶的规定速率与火车质量无关，选项D错误。
答案 C
例2 公路在通过小型水库的泄洪闸的下游时，常常要修建凹形桥，也叫“过水路面”。如图所示，汽车通过凹形桥的最低点时（ ）
A．车的加速度为零，桥对车的支持力等于车的重力
B．车的速度越大，车对桥面的压力就越小
C．车的向心加速度竖直向下，桥对车的支持力小于车的重力
D．车的向心加速度竖直向上，桥对车的支持力大于车的重力
课堂练习
解析 汽车通过凹形桥的最低点时，桥对车的支持力和车的重力的合力提供向心力，可得，解得 ，所以桥对车的支持力大于车的重力，车的速度越大，桥对车的支持力越大，由牛顿第三定律可得，车对桥面的压力越大，车的向心加速度竖直向上指向圆心，所以选项D正确，A、B、C错误。
答案 D
课堂练习
例3 下列说法正确的是（ ）
A．增大洗衣机脱水筒的转动周期，可以使衣服甩得更干
B．转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心
C．为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过允许的最大转速
D．汽车左转弯时乘客会向左倾倒
课堂练习
解析 根据离心原理可知，提高洗衣机脱水筒的转动周期，脱水筒的转速减小，不可以使衣服甩得更干，选项A错误。当转动带有雨水的雨伞时，水滴将沿圆周运动的切线方向飞出，选项B错误。为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过允许的最大转速，否则会由于离心现象造成危险，选项C正确。汽车左转弯时乘客会向右倾倒，选项D错误。
答案 C
课堂练习
课堂小结
谢谢大家
第4节 生活中的圆周运动
第六章 圆周运动
物理
1.结合圆周运动相关知识，能够将实际生活中圆周运动的场景构建物理模型。
2.培养从生活实际情境中提取建模信息、分析实际问题的能力。
3.通过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。
学习目标
一、火车转弯
问题探究
1.简单介绍对于火车的车轮和铁轨构造。
2.如果铁路弯道是水平的，那火车转弯的向心力由谁来提供？这样的设计有什么问题？
3.修筑铁路时，怎样的设计可以让火车拐弯时减轻轮缘与外轨间的挤压？为什么？
新课讲授
车轮的构造
火车车轮有突出的轮缘
新课讲授
铁路的弯道
——内外轨道一样高
G
外轨对轮缘的弹力提供向心力
.
靠这种办法得到的向心力缺点是什么？如何解决这一实际问题？
F
问题探究
新课讲授
G
FN
F合
α
火车转弯规定临界速度:
重力G与支持力FN的合力F合是使火车转弯的向心力
新课讲授
如果火车在转弯处的速度不等于规定速度，会发生怎样情况？
过大时：
外侧轨道与轮之间有弹力
过小时：
内侧轨道与轮之间有弹力
新课讲授
公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时，也可以看做圆周运动。那么是什么力提供汽车的向心力呢？
二、汽车过拱形桥
问题探究
新课讲授
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，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力．
mg
FN
a
由牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力为
新课讲授
凹形桥
分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大还是小
mg
FN
a
由牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力比汽车重力大
新课讲授
二、汽车过拱形桥
新课讲授
汽车对桥面的压力 超重失重状态
最高点
最低点
失重
超重
小结：
新课讲授
地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径.会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？
思考与讨论
三、航天器中的失重现象
新课讲授
三、航天器中的失重现象
v2
r
FN ＝mg－m
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重力为mg 。
失重
v＝ gR
当 时，座舱对航天员的支持力FN＝0 ，航天员处于完全失重状态。
v2
R
mg－FN＝m
新课讲授
思维拓展
搭载着三位航天员的“神舟十号”飞船成功发射，与“天宫一号”顺利对接，并成功举行了太空授课。
新课讲授
(1)航天员在“天宫一号”舱内处于漂浮状态，原因是什么？是不是由于不受重力？
(2)当航天员处于完全失重状态时，“天宫一号”的速度应满足什么条件？
新课讲授
四、离心运动
问题探究
如果一个正在做圆周运动的物体所受的向心力突然消失，物体将做什么运动？如果外界提供的力小于物体做圆周运动所需的向心力，物体将怎样运动？你能举例说明吗？
新课讲授
四、离心运动
O
F合 = mω2r，物体做匀速圆周运动
F合＜mω2r ，物体做逐渐远离圆心的运动
F 合= 0 ，物体沿切线方向飞出远离圆心
1、定义：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时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。
2、条件：
0 ≤F合＜mω2r
新课讲授
离心抛掷
离心脱水
离心分离
离心甩干
3、离心运动的应用
四、离心运动
新课讲授
用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内
制作棉花糖的原理：
内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。
四、离心运动
新课讲授
四、离心运动
4、离心运动的防止
O
F静
v
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Fn大于最大静摩擦力Fmax （Fmax不足以提供向心力），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。
当 时，汽车做离心运动
Fmax＜m
v2
r
新课讲授
四、离心运动
高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需向心力，离心运动会使它们破裂，造成事故。
O
F
v
新课讲授
思维拓展
链球比赛中，高速旋转的链球被放手后会飞出。汽车高速转弯时，若摩擦力不足，汽车会滑出路面。请思考：
(1)链球飞出、汽车滑出路面是因为受到了离心力吗？
(2)物体做离心运动的条件是什么？
答案 (1)不是
(2)物体受到的合力不足以提供所需的向心力。
新课讲授
例1 火车转弯时，如果铁路弯道内外轨一样高，外轨对轮缘（如图甲所示）挤压的弹力F提供了火车转弯时的向心力（如图乙所示）。但是靠这种办法得到向心力，铁轨和铁轮极易受损。在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于外轨（如图丙所示），当火车以规定的行驶速度转弯时，内外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v，则下列说法正确的是（ ）
A．当火车的速率小于v时，火车将有向外侧冲出轨道的危险
B．当火车速率小于v时，外轨将受到轮缘的挤压
C．当火车的速率大于v时，外轨将受到轮缘的挤压
D．当火车的质量改变时，规定的行驶速度也改变
课堂练习
课堂练习
解析 当火车以规定的行驶速率v转弯时，内外轨均不会受到轮缘的挤压，火车靠重力和支持力的合力提供向心力，当火车速率小于v时，重力和支持力的合力大于向心力，火车会挤压内轨，有向内运动的趋势，选项A、B错误。当火车的速率大于v时，重力和支持力的合力不足以提供火车转弯时的向心力，有离心的趋势，会挤压外轨，选项C正确。当火车以规定的行驶速率v行驶时，由重力和支持力的合力提供向心力，可得，解得规定速率为=，可知火车行驶的规定速率与火车质量无关，选项D错误。
答案 C
例2 公路在通过小型水库的泄洪闸的下游时，常常要修建凹形桥，也叫“过水路面”。如图所示，汽车通过凹形桥的最低点时（ ）
A．车的加速度为零，桥对车的支持力等于车的重力
B．车的速度越大，车对桥面的压力就越小
C．车的向心加速度竖直向下，桥对车的支持力小于车的重力
D．车的向心加速度竖直向上，桥对车的支持力大于车的重力
课堂练习
解析 汽车通过凹形桥的最低点时，桥对车的支持力和车的重力的合力提供向心力，可得，解得 ，所以桥对车的支持力大于车的重力，车的速度越大，桥对车的支持力越大，由牛顿第三定律可得，车对桥面的压力越大，车的向心加速度竖直向上指向圆心，所以选项D正确，A、B、C错误。
答案 D
课堂练习
例3 下列说法正确的是（ ）
A．增大洗衣机脱水筒的转动周期，可以使衣服甩得更干
B．转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心
C．为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过允许的最大转速
D．汽车左转弯时乘客会向左倾倒
课堂练习
解析 根据离心原理可知，提高洗衣机脱水筒的转动周期，脱水筒的转速减小，不可以使衣服甩得更干，选项A错误。当转动带有雨水的雨伞时，水滴将沿圆周运动的切线方向飞出，选项B错误。为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过允许的最大转速，否则会由于离心现象造成危险，选项C正确。汽车左转弯时乘客会向右倾倒，选项D错误。
答案 C
课堂练习
课堂小结
谢谢大家