高中物理必修二 圆周运动与人类文明课件29张PPT

教科版高中物理必修二
2.3 圆周运动的实例分析
2.说明：
a.向心力是按效果命名的力；
b.任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力；
c.不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用外，还要另外
受到向心力。
1.来源：分析和解决匀速圆周运动的问题，关键的是要把向心力的来源搞清楚。
关于向心力：
1、描述圆周运动快慢的量及关系
v =
T
2πr
ω=
T
2π
v =ωr
2、向心加速度
an =
v2
r
an = rω2
an = r
4π2
T 2
3、向心力
Fn=m
v2
r
Fn=mω2r
Fn =m r
4π2
T 2
学习目标
1.理解并掌握铁路转弯，拱形桥等生活中圆周运动的合外力及向心力来源问题。
2.知道什么是离心现象及物体做离心运动的条件.
3.知道离心运动在实际中的应用、危害及防止措施.
重点难点：利用物体做离心运动的条件分析、解决实际问题.
易错问题：误认为离心力是物体实际受
到的力，离心运动是在离心力的作用下
的运动.
水平面内的圆周运动
【实例一】火车转弯
外轨
外轮
内轮
内轨
G
F弹
F弹
水平面内的圆周运动
1.火车在转弯时，若内外轨是相平的，铁轨如何对火车提供水平方向的向心力？
FN
G
FN
F
水平面内的圆周运动
轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损！
2.外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力，这种方法在实际中可取吗？为什么？
例1、火车速度为30m/s，弯道的半径R=900m，火车的质量m=8×105kg，转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？
水平面内的圆周运动
3.为了减轻铁轨的受损程度，你能提出一些可行的方案吗？
水平面内的圆周运动
(
θ(
θ
L
H
水平面内的圆周运动
θ(
θ
L
H
设车轨间距为L，两轨间高度差为H，转弯半径为R，质量为M的火车运行。
据三角形边角关系：
对火车受力情况分析：重力和支持力的合力提供向心力，对内外轨都无压力
水平面内的圆周运动
θ(
θ
L
H
又因为 很小所以
综合有
故
又
所以
水平面内的圆周运动
实际中，铁轨修好后H、R、L定，又g给定值，所以火车拐弯时的车速为一定值。
知: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
轮缘受到内轨向外的挤压力
F弹
讨论:由
F弹
水平面内的圆周运动
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
ACD
练 习
　　如果汽车的速度很大，会出现什么情况呢？有什么解决措施？
【实例二】汽车转弯
水平面内的圆周运动
汽车转弯时的措施：
把转弯处的道路修成外高内低
水平面内的圆周运动
水平面内的圆周运动
赛道的设计
飞机转弯
观察机翼是怎样的？受力情况怎样？
是什么力提供向心力？
FN
F合
G
重力和升力的合力提供向心力
F压＝FN＝mg
水平桥
拱形桥
凹形桥
竖直平面内的圆周运动
黄石长江大桥
二、竖直平面内的圆周运动
1、拱形桥
v
G
FN
FN1、汽车过凸桥时，在最高点时，车对凸桥的压力是怎样呢？
当汽车行驶速度越大，汽车对桥面的压力越小。当 　　 时，压力FN为零。处于完全失重状态。
2、若汽车的运动速度变大，压力如何变化？
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，地面对车的支持力为零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？驾驶员躯体各部分之间的压力是多少?他这时可能有什么感觉？
你见过凹形的桥吗？
泸定桥
v
FN
G
　　FN>G，即汽车对桥的压力大于其所受重力，处于超重状态。
3.汽车过凹桥时，在最低点时，车对凹桥的压力怎样？
结论
F压＝FN ＜mg
失重
超重
F压＝FN ＝mg
F压＝FN ＞mg