6.4 生活中的圆周运动—人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共21张PPT)

(共21张PPT)
生活中的圆周运动
火车转弯
火车转弯时的运动是圆周运动
分析火车的运动回答下列问题
如图所示，如果轨道是水平的，火车转弯时受到哪些力的作用？需要的向心力由谁来提供？
轨道水平时，火车受重力、支持力、轨道对轮缘的弹力、向后的摩擦力，向心力由轨道对轮缘的弹力来提供．
当轨道平面与水平面之间的夹角为α，转弯半径为R时，火车行驶速度多大轨道才不受挤压？
火车受力如图所示，
总结
向心力来源：向心力几乎完全由重力G和支持力N的合力提供
F＝mgtanα.
2．规定速度：
R为弯道半径，α为轨道所在平面与水平面的夹角，v0为弯道规定的速度
当v＝v0时，F＝F合，这时内、外轨均无侧压力，这就是设计的限速状态
当v>v0时，F>F合，这时外轨对车轮有侧压力，以弥补向心力不足的部分
当v运动特点：火车转弯时做圆周运动，具有向心加速度，需要向心力
铁路弯道的特点：转弯处外轨略高于内轨，铁轨对火车的支持力斜向弯道的内侧，此支持力与火车所受重力的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力．
车过拱桥
汽车过拱形桥
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，画出汽车受力分析图，汽车的重力与汽车对桥的压力谁大？
汽车对桥的压力N′＜汽车的重力mg
压力随汽车速度的增大而减小
当汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大还是小呢？
汽车在凹形桥的最低点时对桥的压力大小(受力分析如图)比汽车的重力大
总结
汽车过拱形桥
汽车在最高点满足关系：
(1)当v＝
时，N＝0.(2)当0≤v<
时，0
时，汽车将脱离桥面做平抛运动，发生危险．
汽车过凹形桥
汽车在最低点满足关系：
由此可知，汽车对桥面的压力大于其自身重力，故凹形桥易被压垮，因而实际中拱形桥多于凹形桥．
旋转秋千
“旋转秋千”的运动可简化为圆锥摆模型，当小球在水平面内做圆周运动时，回答下列问题：(1)小球受到几个力的作用？什么力提供小球做圆周运动的向心力？(2)小球在水平方向上有无加速度？在竖直方向有无加速度？(3)“旋转秋千”缆绳与中心轴的夹角与所乘坐人的质量有关吗？
设绳长为l，小球的质量为m，缆绳与中心轴的夹角为α，匀速圆周运动的角速度为ω
F合＝mgtan
αr＝lsin
α
由牛顿第二定律得
F合＝mω2r
以上三式联立得由此可以看出，缆绳与中心轴的夹角跟“旋转秋千”的角速度和绳长有关，而与所乘坐人的体重无关．
向心力：做圆锥摆运动的小球在水平面内做匀速圆周运动的向心力是由其受到的重力和悬线拉力T的合力F合提供，
F合＝mgtanα
动力学方程
mgtan
α＝mω2lsinα
圆锥摆的周期
一辆质量m＝2
t的轿车，驶过半径R＝90
m的一段凸形桥面，g＝10
m/s2，求：(1)轿车以10
m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面的压力是多大？(2)在最高点对桥面的压力等于轿车重力的一半时，车的速度大小是多少？
如图所示，固定的锥形漏斗内壁是光滑的，内壁上有两个质量相等的小球A和B，在各自不同的水平面做匀速圆周运动，以下物理量大小关系正确的是(　　)A．速度vA＞vBB．角速度ωA＞ωBC．向心力FA＞FBD．向心加速度aA＞aB
汽车在水平地面上转弯时，地面的摩擦力已达到最大，当汽车速率增为原来的2倍时，若要不发生险情，则汽车转弯的轨道半径必须(　　)A．减为原来的1/4
B．减为原来的1/4
C．增为原来的2倍
D．增为原来的4倍
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
课堂小结
THANKS
谢谢聆听