2017高中物理（人教版必修2）第五章同步教学课件：5.7 生活中的圆周运动(34张PPT)
文档属性
| 名称 | 2017高中物理（人教版必修2）第五章同步教学课件：5.7 生活中的圆周运动(34张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 6.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2017-02-28 20:29:57 | ||
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文档简介
课件34张PPT。第五章 曲线运动
第七节 生活中的圆周运动人教版必修2知识回顾?分析做圆周运动的物体受力情况提供向心力的力物体受力情况分析FfFN+mg?“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提供物体做匀速圆周运动的力物体做匀速圆周运动所需的力a赛道的设计一、铁路的弯道生活中的类似问题实例研究1——火车过弯火车以半径R= 300 m在水平轨道上转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s。铁轨与轮之间的动摩擦因数μ=0.25。设向心力由轨道指向圆心的静摩擦力提供代入数据可得： Ff=2.4×106N但轨道提供的静摩擦力最大值：
Ff静m=μmg=1.96×106N“供需”不平衡，如何解决？实际火车车轮与铁轨模型2、最佳方案火车以半径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）θ解：由力的关系得：由向心力公式得：由几何关系得：=0.14m列车速度过快，容易发生事故研究与讨论请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道？
实际火车与轨道设计中，
利用轮缘可增加小部分的向心力；
垫高外轨可增加较多的向心力。垫高外轨利用支持力的分力提供一部分向心力，达到“供需”平衡。2、优点1、做圆周运动时向心力由哪些力提供？3、缺点可以减少对摩擦力的需要需要改造铁路，设计施工难度大研究与讨论?若火车速度与设计速度不同会怎样？外侧内侧θ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需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求?若火车车轮无轮缘，火车速度过大或过小时将向哪侧运动？过大时：火车向外侧运动
过小时：火车向内侧运动向心、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匀速圆周运动离心运动向心运动研究圆周运动的要点从“供”“需”两方面来进行研究
“供”——分析物体受力，求沿半径方向的合外力
“需”——确定物体轨道，定圆心、找半径、用公式，求出所需向心力
“供”“需”平衡做圆周运动二、拱形桥实例研究2——过拱桥1、汽车过拱桥是竖直面内圆周运动的典型代表
2、研究方法与水平面内圆周运动相同比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为m，桥面半径为R，此时速度为v。失重超重最高点最低点研究与讨论1、若速度过快，汽车做何种运动？提供的向心力不足，做离心运动，离开桥面做平抛运动2、有无可能做这样的运动？若可能应满足怎样的条件？三、航天器中的失重现象一宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，距地面一二百千米时，它的轨道半径近似等于地球半径，航天员受到地球引力近似等于重力船舱对航天员的支持力为零，超重四、离心运动1定义：做圆周运动的物体，所受的合力突然消失或
合力不足以提供向心力时，物体将逐渐远离
圆心的运动2应用与防止
例1：洗衣机脱水时利用离心运动把附着在衣物上的水甩掉
例2：离心制管技术
例3：车转弯时要限制车速过山车水流星练习 飞车走壁摩托车飞车走壁，请分析受力情况，解释现象练习: 用钢管做成半径为R=0.5m的光滑圆环（管径远小于R）竖直放置，一质量为m=0.2kg的小球（可看作质点，直径略小于管径）在环内做圆周运动，求:小球通过最高点A时，下列两种情况下球对管壁的作用力. 取g=10m/s2
(1) A的速率为1.0m/s (2) A的速率为4.0m/s 解：先求出杆的弹力为0 的速率v0mg=mv02/l v02=gl=5v0=2.25 m/s (1) v1=1m/s< v0 球应受到内壁向上的支持力N1，受力如图示： mg-N1=mv12 /l得 N1=1.6 N(2) v2=4m/s > v0 球应受到外壁向下的支持力N2如图示：则 mg+N2=mv22 /l得 N2=4.4 N由牛顿第三定律，球对管壁的作用力分别 为
(1) 对内壁1.6N向下的压力
(2)对外壁4.4N向上的压力.竖直平面内的变速圆周运动练习：如图示，质量为M的电动机始终静止于地面，其飞轮上固定一质量为m的物体，物体距轮轴为r，为使电动机不至于离开地面，其飞轮转动的角速度ω应如何？解：当小物体转到最高点时，对底座,受到重力Mg和物体对底座的拉力T 为使电动机不至于离开地面，必须 T≤Mg 对物体,受到重力mg和底座对物体的拉力T由圆周运动规律有 mg+T = m rω2 即 m rω2≤(M+m)g讨论3、若汽车沿圆弧桥面从顶端下滑，分析汽车的运动情况。分析：由物体重力及支持力沿半径方向的合外力提供向心力，若车速度过快，车会离开桥面做斜下抛运动即将离开时FN=01、以下属于离心现象应用的是（ ）A、水平抛出去的物体，做平抛运动B、链球运动员加速旋转到一定的速度后将链球抛开C、离心干燥器使衣物干燥D、锤头松了，将锤柄在石头上磕风下就可以把柄安牢课堂练习B C2、下列说法正确的是 ( )
A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周半径方向离开圆心
B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周切线方向离开圆心
C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个向心力，维持其作圆周运动
D、作离心运动的物体，是因为受到离心力作用的缘故B3、为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”的现象，可以：( )
a、增大汽车转弯时的速度
b、减小汽车转弯时的速度
c、增大汽车与路面间的摩擦
d、减小汽车与路面间的摩擦 b、d4、下列说法中错误的有（ ）
A、提高洗衣机脱水筒的转速，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、离心水泵利用了离心运动的原理B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。
第七节 生活中的圆周运动人教版必修2知识回顾?分析做圆周运动的物体受力情况提供向心力的力物体受力情况分析FfFN+mg?“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提供物体做匀速圆周运动的力物体做匀速圆周运动所需的力a赛道的设计一、铁路的弯道生活中的类似问题实例研究1——火车过弯火车以半径R= 300 m在水平轨道上转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s。铁轨与轮之间的动摩擦因数μ=0.25。设向心力由轨道指向圆心的静摩擦力提供代入数据可得： Ff=2.4×106N但轨道提供的静摩擦力最大值：
Ff静m=μmg=1.96×106N“供需”不平衡，如何解决？实际火车车轮与铁轨模型2、最佳方案火车以半径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）θ解：由力的关系得：由向心力公式得：由几何关系得：=0.14m列车速度过快，容易发生事故研究与讨论请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道？
实际火车与轨道设计中，
利用轮缘可增加小部分的向心力；
垫高外轨可增加较多的向心力。垫高外轨利用支持力的分力提供一部分向心力，达到“供需”平衡。2、优点1、做圆周运动时向心力由哪些力提供？3、缺点可以减少对摩擦力的需要需要改造铁路，设计施工难度大研究与讨论?若火车速度与设计速度不同会怎样？外侧内侧θ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需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求?若火车车轮无轮缘，火车速度过大或过小时将向哪侧运动？过大时：火车向外侧运动
过小时：火车向内侧运动向心、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匀速圆周运动离心运动向心运动研究圆周运动的要点从“供”“需”两方面来进行研究
“供”——分析物体受力，求沿半径方向的合外力
“需”——确定物体轨道，定圆心、找半径、用公式，求出所需向心力
“供”“需”平衡做圆周运动二、拱形桥实例研究2——过拱桥1、汽车过拱桥是竖直面内圆周运动的典型代表
2、研究方法与水平面内圆周运动相同比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为m，桥面半径为R，此时速度为v。失重超重最高点最低点研究与讨论1、若速度过快，汽车做何种运动？提供的向心力不足，做离心运动，离开桥面做平抛运动2、有无可能做这样的运动？若可能应满足怎样的条件？三、航天器中的失重现象一宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，距地面一二百千米时，它的轨道半径近似等于地球半径，航天员受到地球引力近似等于重力船舱对航天员的支持力为零，超重四、离心运动1定义：做圆周运动的物体，所受的合力突然消失或
合力不足以提供向心力时，物体将逐渐远离
圆心的运动2应用与防止
例1：洗衣机脱水时利用离心运动把附着在衣物上的水甩掉
例2：离心制管技术
例3：车转弯时要限制车速过山车水流星练习 飞车走壁摩托车飞车走壁，请分析受力情况，解释现象练习: 用钢管做成半径为R=0.5m的光滑圆环（管径远小于R）竖直放置，一质量为m=0.2kg的小球（可看作质点，直径略小于管径）在环内做圆周运动，求:小球通过最高点A时，下列两种情况下球对管壁的作用力. 取g=10m/s2
(1) A的速率为1.0m/s (2) A的速率为4.0m/s 解：先求出杆的弹力为0 的速率v0mg=mv02/l v02=gl=5v0=2.25 m/s (1) v1=1m/s< v0 球应受到内壁向上的支持力N1，受力如图示： mg-N1=mv12 /l得 N1=1.6 N(2) v2=4m/s > v0 球应受到外壁向下的支持力N2如图示：则 mg+N2=mv22 /l得 N2=4.4 N由牛顿第三定律，球对管壁的作用力分别 为
(1) 对内壁1.6N向下的压力
(2)对外壁4.4N向上的压力.竖直平面内的变速圆周运动练习：如图示，质量为M的电动机始终静止于地面，其飞轮上固定一质量为m的物体，物体距轮轴为r，为使电动机不至于离开地面，其飞轮转动的角速度ω应如何？解：当小物体转到最高点时，对底座,受到重力Mg和物体对底座的拉力T 为使电动机不至于离开地面，必须 T≤Mg 对物体,受到重力mg和底座对物体的拉力T由圆周运动规律有 mg+T = m rω2 即 m rω2≤(M+m)g讨论3、若汽车沿圆弧桥面从顶端下滑，分析汽车的运动情况。分析：由物体重力及支持力沿半径方向的合外力提供向心力，若车速度过快，车会离开桥面做斜下抛运动即将离开时FN=01、以下属于离心现象应用的是（ ）A、水平抛出去的物体，做平抛运动B、链球运动员加速旋转到一定的速度后将链球抛开C、离心干燥器使衣物干燥D、锤头松了，将锤柄在石头上磕风下就可以把柄安牢课堂练习B C2、下列说法正确的是 ( )
A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周半径方向离开圆心
B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周切线方向离开圆心
C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个向心力，维持其作圆周运动
D、作离心运动的物体，是因为受到离心力作用的缘故B3、为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”的现象，可以：( )
a、增大汽车转弯时的速度
b、减小汽车转弯时的速度
c、增大汽车与路面间的摩擦
d、减小汽车与路面间的摩擦 b、d4、下列说法中错误的有（ ）
A、提高洗衣机脱水筒的转速，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、离心水泵利用了离心运动的原理B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。