人教版高中物理 必修2 5．7生活中的圆周运动（共22张PPT）

(共22张PPT)
仔细观察图片，工程师们设计的桥梁、弯道有什么特点？为什么要这样设计？
§5.7
生活中的圆周运动
2.弊端分析
火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损。
FN
G
由外侧轨道对车轮轮缘的侧压力F提供,F=
怎么办?
1.内外轨道
一样高时，向心力的来源
生活实例一、火车拐弯
认真观察弯道铁轨及火车车轮结构
3.问题：实际中的铁路弯道是如何设计的？为什么要这样设计？
实际铁路弯道是倾斜的，外轨高于内轨。目的让重力和支持力的合力提供部分向心力的方法以减小轨道和轮缘的压力。
v0为火车转弯时的安全速度
θ很小时,sinθ=tanθ
当v=v0时：
当v>v0时：
当v轮缘不受侧向压力
轮缘受到外轨向内的挤压力,
外轨易损坏。
轮缘受到内轨向外的挤压力,
内轨易损坏。
4.速度限制
要想汽车在水平弯道上能安全转弯，要满足的条件？
汽车刚好能够安全转弯的速度是多少？
生活实例二、汽车转弯限速
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
生活实例三、赛车弯道
头文字D排水渠过弯
专业示范
错误示范
观察机翼是怎样的？
是什么力提供向心力？
飞机右拐要把驾驶杆向右转动同时踩右脚蹬，此时飞机机头向右转、机身向右倾斜
生活实例四、飞机拐弯
思考：摩托车转弯时车身为什么要适当倾斜？
摩托车转弯
汽车在拱桥上前进，桥面的圆弧半径为R，当它经过最高点时速度为v，分析汽车过桥的最高点时对桥面的压力
解：
1.拱桥
讨论：
1、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？
汽车过桥时一般都会有一个限速，规定汽车的速度不能大于这个限速，就是因为上面的原因。
2.凹形桥
汽车通过凹形桥最低点时对桥的压力，压力比汽车的重力大还是小？
解析：
F
>
G
研究与讨论
有无可能做这样的运动？若可能应满足怎样的条件？
例：过山车到达最高点
G
FN
杂技表演-水流星
思考：
在“水流星”表演中，杯子在竖直面内做圆周运动，到最高点时杯口朝下，杯中的水为什么不会流下来？
对杯中的水受力分析：
G
FN
v
越大，杯子底对水的压力越大
FN
=
0
此时水恰好不流出
则要保证表演成功，要求最高点的线速度
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)
思考与讨论P28：
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？
航天器中的失重现象
航天器中的物体的向心力由物体的重力
mg
和航天器的支撑力提供，即
也就是
v
=
时，
=
0，航天员（或物体）对航天器无压力，即航天员处于___________状态
FN
完全失重
思考问题？
F合
=
F向心力
做什么运动？
F合
=
0
做什么运动？
F合
＜F向心力
做什么运动？
F合
＞F向心力
做什么运动？
圆周运动
近心运动
沿切线作直线运动
远离圆心
二、离心现象
离心运动
1.做离心运动的条件：
做匀速圆周运动的物体，在“合外力突然消失”或者“不足以提供圆周运动所需要的向心力”时，就逐渐远离圆心做离心运动。
1.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。离心干燥（脱水）器，离心分离器，离心水泵
2.离心现象事例：
2.离心现象带来的危害与防止
汽车转弯，高速砂轮限速等