人教版新课标高中物理必修二5.7 生活中的圆周运动 课件:51张PPT

课件51张PPT。学习基础做圆周运动的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：
最重要圆锥摆转盘滚筒经典模型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思考：在平直轨道上匀速行驶的火车，火车受几个力作用？这几个力的关系如何？那火车转弯时情况会有何不同呢？
火车转弯时是在做圆周运动，那么是什么力提供向心力？一、铁路的弯道一、水平面内的圆周运动火车车轮的构造火车车轮有突出的轮缘
FNFG铁路的弯道(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 该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的, 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?α火车转弯规定临界速度:解析：重力G与支持力FN的合力F合是使火车转弯的向心力(2) 外轨高内轨低时转弯铁路的弯道铁路的弯道 外轨略高于内轨时转弯h、r越大,火车转弯越安全此为火车转弯时的安全速度思考:
(1)如果v行驶>v安全,情况如何?
(2)如果v行驶v0时：当v思考：摩托车转弯时车身为什么要适当倾斜？ 飞机转弯:GNFn汽车在水平路面上转弯提供向心力受力分析FfFf 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二、竖直平面内的圆周运动二、拱形桥和凹形桥黄石长江大桥泸定桥 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.1 、 拱形桥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大于临界速度 时，汽车做什么运动？平抛运动当取向心加速度方向为正方向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。拱形桥和凹形桥1.一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处拱形桥和凹形桥D2.一辆质量为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) 这样的设计跟向心力有怎么样的关系呢？为什么生活中的桥大部分是凸形桥而不是凹形桥呢?三、杂技“水流星”
使盛水的小桶在竖直平面内做圆周运动，要使水在小桶转到最高点时不从小桶内流出来，这时小桶的线速度至少应多大？（设绳长为L）研究对象：水水在最高点受力情况如何？水恰不流出的条件是什么？受重力（压力为零）.列出表达式，计算.思考与讨论：
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？……极限速度分析：FN=Mg - FN=令FN=0，有：人处于完全失重状态背景问题宇航员处于完全失重的状态，这种现象与向心力又有怎么样的联系呢？与水流星的原理有什么不同？三、航天器中的失重现象 航天员在航天器中绕地球做匀速圆周运动时，航天员只受地球引力，引力为他提供了绕地球做匀速圆周运动所需的向心力 , 所以处于失重状态1、特点：物体对支承面或悬挂物的作用力为0，处于完全失重状态。2、原因：中心天体（如地球）对航天器的引力全部提供向心力三、航天器中的失重现象问题1：物体做匀速圆周运动的条件是什么？问题2：猜想一个原本做匀速圆周运动的物体条件突然改变，如：速度变化或受力变化，结果会怎样呢？四、 离心运动 绳栓着小球在水平面做匀速圆周运动时，小球所需的向心力由形变的绳产生的弹力提供。若m、r、ω一定，向心力F向=mω2r。若突然松手，小球将怎样运动？若绳的拉力F小于它做圆周运动的所需的向心力，小球将怎样运动？A　　做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动就叫离心运动。四、 离心运动说明：物体做离心运动的根本原因是“惯性”造成的。 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.F=mF>m
F离心抛掷离心脱水离心分离离心甩干1、离心运动的应用列车速度过快，造成翻车事故1）汽车、火车转弯时速度太快会离心运动而翻车，防止办法：减速、路面（轨道）筑成外高内低的斜坡。2）转动的砂轮和飞轮限速度2离心运动的防止一、铁路的弯道
1．讨论向心力的来源。
2．外轨高于内轨时重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力。
3．讨论：为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制?
二、拱形桥
1．思考：汽车过拱形桥时，对桥面的压力与重力谁大?
2．圆周运动中的超重、失重情况。
三、航天器中的失重现象
四、离心运动
1．离心现象的分析与讨论。
2．离心运动的应用和防止。 通过本节课的学习我们知道：小结：学法指导：向心力公式的再理解学法指导：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
“供”“需”不平衡做离心运动或向心运动1.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ACD铁路的弯道2.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
ABD3.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） 拓展部分竖直平面内的圆周运动
1、杆模型
2、绳模型、轨道模型
3、连接体问题
4、临界问题引入：杆长为L，球的质量为m，杆连球在竖直平面内绕轴O自由转动，已知在最高点处，杆对球的弹力大小为F=1/2mg，求这时小球的即时速度大小。解：小球所需向心力向下，本题中 F=1/2mg＜mg，
所以弹力的方向可能向上，也可能向下。⑴若F 向上，则⑵若F 向下，则？v 1、杆模型：能过最高点的临界条件：当速度V> 时, 杆儿对小球是拉力.
当速度V< 时, 杆儿对小球是支持力.
当速度V= 时, 杆儿对小球无作用力.
mgFNF讨论：物做近心运动 2、绳（和内轨）模型：mgFNv(1)如图所示，光滑圆盘中心有一个小孔，用细绳穿过小孔，两端各系一小球A 、B，A、 B等质量，盘上的小球A做半径为r=20cm的匀速圆周运动，要保持B球静止，A球的角速度多大？解：隔离A，据 牛二律 F= mω2r…………① 隔离B， F = mg ………②①②联立解得ω==r=0.23、连接体问题(2)细绳一段系一质量为M=0.6千克的物体,静止在水平面上,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3千克的物体,M的中心距圆孔0.2米,已知M与水平面间的最大静摩擦力是2牛,现使此平面绕中心轴线转动,问ω在什么范围内m会处于静止状态。 mg解：研究A即将向圆心滑动状态，据牛二律 F－ｆ= 隔离B， F = mg ………②r=0.2Mga1Nf………①①②联得研究A即将背离圆心滑动状态，据牛二律 F＋ｆ=………③ 隔离B， F = mg ………④③④联得MM3、轻杆长L=1m,其两端各连接质量为1kg的小球，杆可绕距B端0.2m处的轴o在竖直面内自由转动，轻杆由水平静止转至竖直方向，A球在最低点时的速度大小为4m/s，求此时B球对杆的作用力。ABrA=0.8rB=0.2B在最高点时，据牛二律 mg+FB= mω2rB解 ∵AB在同一个物体上同一时刻ω相同 在B通过最高点时∴FB= mω2rB — mg= 1×52×0.2 —1×10=-5牛由题意，OB杆对B球作用力方向向上据牛三律 ，B球对OB杆作用力向下，大小为5Nω= （1）、如图所示，质量为m的A、 B两个物体，用细绳悬着，跨过固定在圆盘中央光滑的定滑轮，物体A据转盘中心R,与转盘的最大静摩擦因数为μ（<1），为使A相对于转盘静止，则转盘的角速度取值范围多大？4、临界问题：利用程序法判定未知的临界状态ω2=？问：若盘不转即ω=0物体A能否相对于盘静止？（2）、如图所示，长为2L的轻杆，两端各固定一小球，A球质量为m1，B球质量m2。过杆的中点O有一水平光滑固定轴，杆可绕轴在竖直平面内转动。当转动到竖直位置且A球在上端、B球在下端时杆的角速度为ω，此时杆对转轴的作用力为零，则A、B小球的质量之比为 （ ）A． 1：1 D