课件24张PPT。 第五章 曲线运动4·28胶济铁路特别重大交通事故惨痛的交通事故物体做圆周运动时需要什么力？谁来提供？
物体需要向心力，由合力提供向心力
向心力的特点
方向：总是指向圆心
大小：
知识回顾F合“供需”平衡 物体做匀速圆周运动从“供” “需”两方面研究做圆周运动的物体F向一般解题思路火车转弯① 若内外轨道一样高（水平弯道）轮缘火车车轮的构造FNG外轨对轮缘的弹力内轨外轨① 若内外轨道一样高（水平弯道）向心力由外侧轨道对车轮轮缘的弹力提供。
缺点：由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，铁轨容易损坏、变形，发生危险。向心力的来源 ?1、请设计一个方案，让火车既能安全通过弯道，又能减少轨道与轮缘的挤压？
思考：在实际火车与轨道设计中，利用轮缘挤压只能增加小部分的向心力；垫高外轨可增加较多的向心力。 火车转弯时，外轨道应该适当垫高。使火车通过弯道时，受到重力与支持力的合力恰好提供向心力，此时内轨和外轨同轮缘之间 向心力完全由重力G和支持力N的合力提供② 外轨略高于内轨（倾斜轨道）向心力的来源 ?均无挤压。1、轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？F合＝mg tanθθ>O小组合作内轨对轮缘产生向外的弹力。??假如车的速度不断增大的话,
车将会发生什么现象呢?可知：v越大，FN越小当v逐渐增大， ，此时FN = 0，思考与讨论若v继续增大，则汽车会飞出去。合外力不足以提供汽车做圆周运动的向心力如果把地球看成一个巨大的拱桥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？这个速度也被称之为“第一宇宙速度”这时驾驶员对座椅之间的压力是多大？航天中的失重现象航天中的失重现象思考与讨论揭开“过山车”和“水流星” 之谜水流星过山车最高点思考与讨论“水流星”和“过山车” 之谜 课堂小结1、请同学完成总结2、作业布置研究性学习：通过骑自行车实际体会转弯，并分析向心力的来源。
完成本节课后练习第1、2、3题。
课时5.7 生活中的圆周运动
1.能定性分析火车轨道拐弯处外轨比内轨高的原因。
2.能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题。
3.知道航天器中失重现象的本质。
4.会用牛顿第二定律分析圆周运动。
1.火车在弯道上运动时实际做①,因而具有向心加速度,由于其质量巨大,需要很大的向心力。若内、外轨一样高,火车做圆周运动的向心力是由②提供的,由于火车质量太大,靠这种方法得到向心力极易使铁轨和车轮受损。在修筑铁路时,要根据转弯处③和规定的④,适当选择内、外轨的⑤,使转弯时所需的⑥几乎完全由重力G和⑦的合力F来提供。这样就减轻了轮缘与轨道的挤压。
2.汽车在拱形桥上行驶到最高点时的向心力是由⑧提供的,方向⑨,此时汽车对桥的压力FN'⑩(填“>”“=”或“<”)G,汽车行驶到最高点的速度越大,FN'就越。
3.汽车在凹形桥上行驶通过桥最低点的向心力是由提供的,方向,此时汽车对桥的压力FN'(填“>”“=”或“<”)G。
4.航天员随宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动时,向心力是由提供的;当飞船的飞行速度v= 时,航天员对座舱的压力FN'=0,此时航天员处于状态。?
5.离心运动有很多应用,离心干燥器就是利用的装置。
6.在水平公路上行驶的汽车,转弯时所需的向心力是由提供的。如果转弯时速度过大,所需向心力F将大于,汽车将做而造成交通事故。因此,在公路弯道处,车辆行驶不允许超过。
主题1:铁路的弯道
问题:观察铁路的直道和弯道可以发现直道的两轨是等高的,弯道两轨是不等高的(外高内低)。
(1)火车在平直轨道上匀速行驶时受几个力作用?这几个力的合力是多大?
(2)假设火车在水平轨道上转弯,谁来提供火车做圆周运动的向心力? 这样设计的危害是什么?
(3)火车在倾斜的弯道上通过时都规定了最佳行驶速度(v0),规定这个速度是要达到什么目的? 当火车的实际速度v>v0或v 主题2:汽车过拱形桥
问题:(1)如图甲所示,汽车通过拱形桥面最高点处受力特征是怎样的? 如图乙所示,汽车通过凹形路面最低点处受力特征是怎样的? 请在图中画出受力示意图。
(2)乘坐汽车通过拱形桥最高点时有什么感觉?是超重还是失重? 通过凹形路面最低点有什么感觉?是超重还是失重?(可以结合乘电梯和过山车的感觉)
(3)汽车以不变的速率通过如图丙所示的起伏路面,a、b、c、d四个位置中爆胎可能性最大的位置在哪点?
主题3:航天器中的失重现象
问题:(1)如图所示,一个人站在飞机上绕地球表面做匀速圆周运动, 这个人(用虚线上的质点表示)受几个力作用,处于什么状态?
(2)若要使这个人处于完全失重状态,飞机(实际上就成了航天器)绕地球飞行的速度应是多大?(假设地球半径为R,地球表面重力加速度为g,航天员受到的地球引力近似等于他在地面时的重力)
知识体系梳理
①圆周运动 ②外轨对轮缘的弹力 ③轨道的半径 ④行驶速度 ⑤高度差 ⑥向心力 ⑦支持力FN ⑧重力和支持力的合力 ⑨竖直向下 ⑩< 小 支持力和重力的合力 竖直向上 > 万有引力和支持力的合力 完全失重 离心运动把附着在物体上的水分甩掉 车轮与路面间的静摩擦力 最大静摩擦力Fmax 离心运动 规定的速度
重点难点探究
主题1:(1)火车受重力、支持力、牵引力及摩擦力。这四个力的合力为零,其中重力和支持力是一对平衡力,牵引力和摩擦力是一对平衡力。
(2)由外轨对轮缘挤压的弹力提供。由于火车质量、速度比较大,故所需向心力也很大,因此,轮缘和铁轨之间的挤压作用力将很大,导致的后果是铁轨容易损坏,轮缘也容易损坏。
(3)火车在倾斜的弯道上通过时都规定了最佳行驶速度(v0),此时火车受到的重力和支持力的合力(水平)指向圆心,内、外轨对火车无挤压作用,其受力情况如图所示。当v>v0时,外轨对轮缘有侧压力;当v主题2:(1)汽车通过拱形桥面最高点处受力情况如图甲所示,汽车受到的支持力小于重力,竖直方向合力向下;汽车通过凹形路面最低点处受力如图乙所示,汽车受到的支持力大于重力,竖直方向合力向上。
甲 乙
(2)乘坐汽车通过拱形桥最高点时有失重的感觉,通过凹形路面最低点有超重的感觉。
(3)汽车在d位置爆胎可能性最大,因为d位置是凹形路面,且曲率半径最小。
主题3:(1)人受重力和支持力,根据牛顿第二定律有 mg-FN=m,所以支持力小于重力,人处于失重状态。
(2)若人处于完全失重状态下,即FN=0,则mg-0=m,所以飞机绕地球飞行的速度v=。
