5.8生活中的圆周运动
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课件32张PPT。5.8 生活中的 圆周运动一、铁路的弯道问题情景一： 几位同学放学回家，途经一段弯曲的铁路，正好看到一列火车从前方开去，由于好奇，考察了轨道，发现：从火车前进的方向看过去外侧轨道的内侧很光亮，内侧轨道的内侧很模糊，它与没有火车走过的轨道几乎相同，为了探究其原因，他们查阅了资料，总结了产生这种现象的原因。外轨外轮内轮内轨请注意观察火车轮子和铁轨的特点.
1、内外轨道一样高时：思考：此时是什么力提供向心力？
向心力来源：由外侧轨道对外轮的轮缘压力FN提供（指向轨道内侧）
弯道处这样铺设轨道缺点是什么？
可以怎样改进？实际情况中弯道处的铁轨——外高内低火车竖直方向受到的力：竖直向下的重力mg垂直轨道面的支持力 FN2、当外轨略高于内轨时：FN向心力来源：由重力G和支持力FN的合力提供Fn实际的铁路上为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制？ F合=mgtanθ
=mv2/r小结：时，内外轨均不受挤压的力(速度最佳) 时，外轮缘受到向内挤压的力 时,内轮缘受到向外挤压的力当v ＞当v＜当v＝总结火车转弯竖直平面内的圆周运动二、汽车过拱桥
例、质量为m 的汽车以恒定的速率 v 通过半径为r的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力是多大？
问1：汽车静止在桥顶与通过桥顶是否同种状态？ 问2：汽车过拱桥桥顶的向心力如何提供？方向如何？ 1.凸形桥质量为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，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力。 解：汽车通过桥顶时，受力如图：hOr由牛顿第二定律：由牛顿第三定律：当汽车通过桥顶时的速度逐渐增大时 N 和 N′会怎样变化？讨论：汽车通过桥顶时，速度越大，对桥顶的压力就越小＝汽车刚好对桥顶的压力为零＞汽车飞离桥顶＜汽车对桥顶有压力你见过凹形桥吗？泸定桥2.凹形桥:拓展:质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径为r的凹形桥面，如图所示，求汽车在最低点时对桥面的压力是多大？解：汽车通过底部时，受力如图：h由牛顿第二定律：当汽车通过桥最低点时的速度逐渐增大时 N 和 N′会怎样变化？由牛顿第三定律：假设宇宙飞船质量为M，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径R，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力，试求座舱对宇航员的支持力。此时飞船的速度多大？通过求解，你可以得出什么结论？三.航天器中的失重现象四.离心运动1、离心运动离心运动：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 < Fn没有离心力离心运动的应用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离心运动的应用4、制作“棉花”糖1、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离心运动的防止1、在水平公路上行驶的汽车转弯时限速行驶2、高速转动的砂轮、飞轮等如何防止离心现象发生？静摩擦力提供汽车转弯时的向心力1、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练习B C练习1、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B2、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 练习b、d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。当 “供”“需”平衡时，物体做圆周运动 例1：一个滑雪者连同他的滑雪板质量共70kg，他滑到凹形坡底时的速度是20m/s，坡底的圆弧半径是50m，
试计算在坡底时雪地对滑雪板的支持力。（g取10 m/s2）1260 N例2．杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，若水的质量m＝0.5 kg，绳长l=40cm，求：
(1)最高点水不流出的最小速率;
(2)水在最高点速率v＝4 m／s时，水
对桶底的压力．(1) 2 m/s(2) 15 N三、水流星 如图要水流星刚巧能经过最高点,在最高点时至少需要多大速度?结论：＝＞临界条件：当过最高点的速度： 水流星节目一定成功最高点小结：1、汽车通过桥顶时，速度越大，对桥顶的压力就越小＝汽车刚好对桥顶的压力为零＞汽车飞离桥顶＜汽车对桥顶有压力时，内外轨均不受侧向挤压的力(速度最佳) 时，外轨受到侧向向内挤压的力（这时向心力增 大，外轨提供一部分力）； 时,内轨受到侧向向外挤压的力（这时向心力
减少，内轨提供一部分力）． 当v ＞当v＜当v＝2、火车转弯3、圆周运动问题仍然是动力学问题上一页细线吊着小球在水平面上做匀速圆周运动小球在圆锥中做匀速圆周运动实例分析
1、内外轨道一样高时：思考：此时是什么力提供向心力？
向心力来源：由外侧轨道对外轮的轮缘压力FN提供（指向轨道内侧）
弯道处这样铺设轨道缺点是什么？
可以怎样改进？实际情况中弯道处的铁轨——外高内低火车竖直方向受到的力：竖直向下的重力mg垂直轨道面的支持力 FN2、当外轨略高于内轨时：FN向心力来源：由重力G和支持力FN的合力提供Fn实际的铁路上为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制？ F合=mgtanθ
=mv2/r小结：时，内外轨均不受挤压的力(速度最佳) 时，外轮缘受到向内挤压的力 时,内轮缘受到向外挤压的力当v ＞当v＜当v＝总结火车转弯竖直平面内的圆周运动二、汽车过拱桥
例、质量为m 的汽车以恒定的速率 v 通过半径为r的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力是多大？
问1：汽车静止在桥顶与通过桥顶是否同种状态？ 问2：汽车过拱桥桥顶的向心力如何提供？方向如何？ 1.凸形桥质量为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，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力。 解：汽车通过桥顶时，受力如图：hOr由牛顿第二定律：由牛顿第三定律：当汽车通过桥顶时的速度逐渐增大时 N 和 N′会怎样变化？讨论：汽车通过桥顶时，速度越大，对桥顶的压力就越小＝汽车刚好对桥顶的压力为零＞汽车飞离桥顶＜汽车对桥顶有压力你见过凹形桥吗？泸定桥2.凹形桥:拓展:质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径为r的凹形桥面，如图所示，求汽车在最低点时对桥面的压力是多大？解：汽车通过底部时，受力如图：h由牛顿第二定律：当汽车通过桥最低点时的速度逐渐增大时 N 和 N′会怎样变化？由牛顿第三定律：假设宇宙飞船质量为M，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径R，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力，试求座舱对宇航员的支持力。此时飞船的速度多大？通过求解，你可以得出什么结论？三.航天器中的失重现象四.离心运动1、离心运动离心运动：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 < Fn没有离心力离心运动的应用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离心运动的应用4、制作“棉花”糖1、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离心运动的防止1、在水平公路上行驶的汽车转弯时限速行驶2、高速转动的砂轮、飞轮等如何防止离心现象发生？静摩擦力提供汽车转弯时的向心力1、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练习B C练习1、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B2、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 练习b、d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。当 “供”“需”平衡时，物体做圆周运动 例1：一个滑雪者连同他的滑雪板质量共70kg，他滑到凹形坡底时的速度是20m/s，坡底的圆弧半径是50m，
试计算在坡底时雪地对滑雪板的支持力。（g取10 m/s2）1260 N例2．杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，若水的质量m＝0.5 kg，绳长l=40cm，求：
(1)最高点水不流出的最小速率;
(2)水在最高点速率v＝4 m／s时，水
对桶底的压力．(1) 2 m/s(2) 15 N三、水流星 如图要水流星刚巧能经过最高点,在最高点时至少需要多大速度?结论：＝＞临界条件：当过最高点的速度： 水流星节目一定成功最高点小结：1、汽车通过桥顶时，速度越大，对桥顶的压力就越小＝汽车刚好对桥顶的压力为零＞汽车飞离桥顶＜汽车对桥顶有压力时，内外轨均不受侧向挤压的力(速度最佳) 时，外轨受到侧向向内挤压的力（这时向心力增 大，外轨提供一部分力）； 时,内轨受到侧向向外挤压的力（这时向心力
减少，内轨提供一部分力）． 当v ＞当v＜当v＝2、火车转弯3、圆周运动问题仍然是动力学问题上一页细线吊着小球在水平面上做匀速圆周运动小球在圆锥中做匀速圆周运动实例分析