人教版高一物理必修二 5.7 生活中的圆周运动 课件 (共21张PPT)
文档属性
| 名称 | 人教版高一物理必修二 5.7 生活中的圆周运动 课件 (共21张PPT) |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 789.0KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 物理 | ||
| 更新时间 | 2020-06-08 20:31:41 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
5.7生活中的圆周运动
火车受到的支持力和重力的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力，减轻了轮缘与外轨的挤压。若这部分合力恰等于向心力，那火车此时的线速度的表达式是什么？
思考：火车实际的速度大于或小于此速度会出现什么现象？
1.分析汽车的受力情况
2.找圆心
圆心O
3.确定F合即Fn的方向
4.根据F合=Fn列方程
注意公式中v用汽车过桥顶时的瞬时速度
情形一：凸形桥
思考
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水不从小桶内流出来，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.
【典例1】一个质量为m的小球，用一长为R的轻质细绳的一端拴住，细绳的另一端固定，要使小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，小球通过最高点时的速度满足什么条件？
【解题关键】：1.细线只能提供拉力不能提供支持力；
2.小球做圆周运动，沿半径方向的合力提供向心力；
3.在最高点，速度不同，细线的拉力会发生变化。
解析：小球到达最高的临界条件是：绳的拉力最小（F=0），重力提供向心力，则：
能过最高点的条件：
三.航天器中的失重现象
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？
地球可以看成一个巨大的拱形桥
极限速度分析：将宇航员的运动近似看成是运动半径为地球半径的圆
周运动，受到地球的引力为自身的重力mg。
令FN=0，有：
人处于完全失重状态
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？
问题：
要使原来作圆周运动的物体作离心运动，该怎么办？
A、提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力。
B、减小合外力或使其消失
如果绳的拉力F大于它做圆周运动的所需的向心力，小球将怎样运动？
在实际中，有一些利用离心运动的机械，这些机械叫做离心机械。离心机械的种类很多，应用也很广。例如，离心干燥（脱水）器，离心分离器，离心水泵。
离心运动的利用和防止
1.离心运动的应用
用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内
当离心机转得比较慢时，缩口的阻力
F
足以提供所需的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运动。当离心机转得相当快时，阻力
F
不足以提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。
制作“棉花”糖的原理：
内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。
2、防止离心现象带来的危害
问题：如果汽车行驶在平地上，已知地面与轮胎之间的摩擦因
数为μ，当转弯半径为r时，最大的速度不能超过多少？
例如：汽车转弯时速度过大，会应离心运动造成事故。
课堂练习
1.航天飞机中的物体处于失重状态，是指这个物体（
）
(A)不受地球的吸引力；
(B)地球吸引力和向心力平衡；
(C)受的向心力和离心力平衡；
(D)对支持它的物体的压力为零。
D
2.．用细线拴着一个小球，在光滑水平面上作匀速圆周运动，有下列说法,其中正确的是（
）
A．小球线速度大小一定时，线越长越容易断
B．小球线速度大小一定时，线越短越容易断
C．小球角速度一定时，线越长越容易断
D．小球角速度一定时，线越短越容易断
BC
3.人造卫星的天线偶然折断，那么(
)
(A)天线将作自由落体运动，落向地球；
(B)天线将作平抛运动，落向地球；
(C)天线将沿轨道切线方向飞出，远离地球；
(D)天线将继续和卫星一起沿轨道运转。
D
4．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
例:如图所示，质量为m的小球，用长为L的细绳，悬于光滑斜面上的0点，小球在这个倾角为θ的光滑斜面上做圆周运动，若小球在最高点和最低点的速率分别是vl和v2，则绳在这两个位置时的张力大小分别是多大?
巩固应用
解：在最高点，分解重力沿斜面的分力为mgsinθ，这个重力的分力与绳子拉力的合力充当向心力，向心力沿斜面向下指向圆心：
mgsinθ+T1=mv12/L，
所以T1=mv12/L－mgsinθ
同理，在最低点：T2－mgsinθ=mv22/L，所以T2=mv22/L+mgsinθ
【典例2】细绳一端系一质量为M=0.6
kg的物体A,静止在水平转台上,另一端通过光滑小孔吊着质量m=
0.3
kg的物体B,M的中心距圆孔0.2
m,已知M与转台平面间的最大静摩擦力是2N,现使此转台绕中心轴线转动,问ω在什么范围内B会处于静止状态？
解题关键：
1.A做圆周运动的向心力由什么力提供？
2.B静止时，A做什么运动？
3.A所受摩擦力是哪种摩擦力？A与
转台间发生滑动的临界条件是什么？
解析：当A即将背离圆心滑动时，摩擦力向里
对于B：F
=
mg
………②
F+f=Mω12·r………①
①②联得
同理，当A即将向圆心滑动时,
摩擦力向外
5.7生活中的圆周运动
火车受到的支持力和重力的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力，减轻了轮缘与外轨的挤压。若这部分合力恰等于向心力，那火车此时的线速度的表达式是什么？
思考：火车实际的速度大于或小于此速度会出现什么现象？
1.分析汽车的受力情况
2.找圆心
圆心O
3.确定F合即Fn的方向
4.根据F合=Fn列方程
注意公式中v用汽车过桥顶时的瞬时速度
情形一：凸形桥
思考
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水不从小桶内流出来，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.
【典例1】一个质量为m的小球，用一长为R的轻质细绳的一端拴住，细绳的另一端固定，要使小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，小球通过最高点时的速度满足什么条件？
【解题关键】：1.细线只能提供拉力不能提供支持力；
2.小球做圆周运动，沿半径方向的合力提供向心力；
3.在最高点，速度不同，细线的拉力会发生变化。
解析：小球到达最高的临界条件是：绳的拉力最小（F=0），重力提供向心力，则：
能过最高点的条件：
三.航天器中的失重现象
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？
地球可以看成一个巨大的拱形桥
极限速度分析：将宇航员的运动近似看成是运动半径为地球半径的圆
周运动，受到地球的引力为自身的重力mg。
令FN=0，有：
人处于完全失重状态
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？
问题：
要使原来作圆周运动的物体作离心运动，该怎么办？
A、提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力。
B、减小合外力或使其消失
如果绳的拉力F大于它做圆周运动的所需的向心力，小球将怎样运动？
在实际中，有一些利用离心运动的机械，这些机械叫做离心机械。离心机械的种类很多，应用也很广。例如，离心干燥（脱水）器，离心分离器，离心水泵。
离心运动的利用和防止
1.离心运动的应用
用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内
当离心机转得比较慢时，缩口的阻力
F
足以提供所需的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运动。当离心机转得相当快时，阻力
F
不足以提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。
制作“棉花”糖的原理：
内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。
2、防止离心现象带来的危害
问题：如果汽车行驶在平地上，已知地面与轮胎之间的摩擦因
数为μ，当转弯半径为r时，最大的速度不能超过多少？
例如：汽车转弯时速度过大，会应离心运动造成事故。
课堂练习
1.航天飞机中的物体处于失重状态，是指这个物体（
）
(A)不受地球的吸引力；
(B)地球吸引力和向心力平衡；
(C)受的向心力和离心力平衡；
(D)对支持它的物体的压力为零。
D
2.．用细线拴着一个小球，在光滑水平面上作匀速圆周运动，有下列说法,其中正确的是（
）
A．小球线速度大小一定时，线越长越容易断
B．小球线速度大小一定时，线越短越容易断
C．小球角速度一定时，线越长越容易断
D．小球角速度一定时，线越短越容易断
BC
3.人造卫星的天线偶然折断，那么(
)
(A)天线将作自由落体运动，落向地球；
(B)天线将作平抛运动，落向地球；
(C)天线将沿轨道切线方向飞出，远离地球；
(D)天线将继续和卫星一起沿轨道运转。
D
4．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
例:如图所示，质量为m的小球，用长为L的细绳，悬于光滑斜面上的0点，小球在这个倾角为θ的光滑斜面上做圆周运动，若小球在最高点和最低点的速率分别是vl和v2，则绳在这两个位置时的张力大小分别是多大?
巩固应用
解：在最高点，分解重力沿斜面的分力为mgsinθ，这个重力的分力与绳子拉力的合力充当向心力，向心力沿斜面向下指向圆心：
mgsinθ+T1=mv12/L，
所以T1=mv12/L－mgsinθ
同理，在最低点：T2－mgsinθ=mv22/L，所以T2=mv22/L+mgsinθ
【典例2】细绳一端系一质量为M=0.6
kg的物体A,静止在水平转台上,另一端通过光滑小孔吊着质量m=
0.3
kg的物体B,M的中心距圆孔0.2
m,已知M与转台平面间的最大静摩擦力是2N,现使此转台绕中心轴线转动,问ω在什么范围内B会处于静止状态？
解题关键：
1.A做圆周运动的向心力由什么力提供？
2.B静止时，A做什么运动？
3.A所受摩擦力是哪种摩擦力？A与
转台间发生滑动的临界条件是什么？
解析：当A即将背离圆心滑动时，摩擦力向里
对于B：F
=
mg
………②
F+f=Mω12·r………①
①②联得
同理，当A即将向圆心滑动时,
摩擦力向外