人教版物理必修二 5.7生活中的圆周运动(共38张PPT)

(共38张PPT)
生活中的圆周运动
高一物理
【学习目标】
1.会在具体问题中分析向心力的来源。
2.会利用牛顿第二定律解决生活中比较简单的圆周运动问题和航天器中的失重问题。
3.了解离心运动及物体做离心运动的条件，知道离心运动的应用及危害。
一、水平面内的圆周运动
案例1：为什么火车易发事故点在转弯处？
西班牙火车脱轨事故
问题1：如果铁路弯道的内外轨一样高，火车在转弯时的向心力由什么力提供？
外侧轨道对车轮轮缘的挤压力F充当向心力
问题2：实际上在铁路的弯道处外轨略高于内轨，试从向心力的来源分析这样做有怎样的优点？
θ很小时,sinθ≈tanθ
问题3：若火车的速度为v，轨道平面与水平面之间的夹角θ应满足什么样的关系，轨道才不受挤压？
讨论：若火车速度与设计速度不同，火车转弯向心力的来源是什么？
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
例1　有一列质量为100 t的火车，以72 km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400 m。(g取10 m/s2)
(1)试计算铁轨受到的侧压力大小；
(2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的正切值。
想一想：飞机转弯时，为什么机身要倾斜？
F合n
"供需"平衡 物体做圆周运动
小结1：圆周运动问题处理方法
从"供""需"两方面研究做圆周运动的物体
思考问题？
Fn= F需向 做什么运动？
Fn = 0 做什么运动？
Fn ＜F需向 做什么运动？
Fn ＞F需向 做什么运动？
圆周运动
沿切线做直线运动
离心运动
近心运动
例2 (多选)如图所示，光滑水平面上，质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法中正确的是(　　)
A．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动
B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动
C．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动
D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做近心运动
BC
小结2：圆周、向心、离心运动比较
“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
物体做圆周运动所需的力
想一想：能实现超车（多车道）的汽车赛道，在弯道处是什么样子？
离心抛掷
离心脱水
离心分离
离心甩干
（1）离心运动的应用
（2）离心运动的防止
在水平公路上行驶的汽车转弯时
υ
Ffmaxυ
r
2
Ff
汽车
高速转动的砂轮、飞轮等
二、竖直面内的圆周运动

问题1:质量为m的汽车以速度v经过拱形桥顶、凹形桥底时，汽车对桥面的压力多大？（拱形桥、凹形桥半径均为R）
案例2：汽车在拱形桥顶和凹形桥底哪个更易爆胎？
小结3：汽车过桥受力比较
问题2：汽车在过拱形桥、凹形路面时有超重、失重现象吗？
问题3：如果汽车过拱形桥最高点时，支持力为零会出现什么情况？
提供的向心力不足，做离心运动，离开桥面做平抛运动
当v越大，N越小，若v过大，N可以小到为0，汽车将出现脱离地面，腾空飞出。
问题4：如果考虑到地球表面是球面，假设汽车在地面高速行驶，会不会出现与地面脱离的情况？
地球半径约为R(=6400km)，若汽车要脱离地面,速度至少要达到多少km/s ?(g=10m/s2)
人处于完全失重状态
有FN=0
mg
FN
问题5：汽车不在拱形桥的最高点或最低点，它对桥面的压力该如何计算呢？
原理：指向圆心方向的合外力充当向心力。
沿圆周切线方向的合外力用来改变速度的大小。
小结3：汽车过凸形桥与凹形桥比较
思考：在进行“水流星”表演时，水杯可能沿圆周到达最高点后做自由落体运动吗？可能出现杯子没有落下来，水已经落下来的现象吗？
课堂任务
请你通过思维导图形式呈现你本节课的学习收获。