高中物理必修二 匀速圆周运动的向心力和向心加速度课件27张PPT

5.7 生活中的圆周运动
汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢?
O
mg
FN
Ff
实例研究——汽车转弯
FN
mg
FN
mg
F向
一.铁路的弯道
轮缘
铁轨
(轨距)
　　1、火车做匀速直线运动和匀速转弯运动状态是否相同？
火车车轮介绍
G
FN
F弹
　　2、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？
　　轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损！
　　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？
列车速度过快,造成翻车事故
如图，火车转弯时需要的向心力由哪个力来提供？
外侧
θ
内侧
FN
mg
F
问题、汽车转弯，情况又如何呢？
　　如果汽车的速度很大，会出现什么情况呢？有什么解决措施？
汽车转弯时的措施：
把转弯处的道路修成外高内低。
黄石长江大桥
汽车过桥问题
汽车过桥问题
泸定桥
比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为m，桥面半径为R，此时速度为v。
G
FN
G
FN
失重
超重
a
a
凸形桥
凹形桥
二、拱形桥
如图所示，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况，以下说法正确的是 ( )

练习
A.在竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力
B.在竖直方向汽车只受两个力：重力和桥面的支持力
C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力
D．汽车对桥面的压力大于汽车的重力
BC
1.一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,由于轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是( )
A. a处 ?B. b处 ? C. c处 ?? D. d处
a
b
c
d
D
可能飞离路面的地段应是？
当堂练习
2.质量为２５Ｋg 的小孩坐在秋千板上，绳长２．５m，如果秋千摆到最低点时，小孩的速度为５m/s，则小孩对秋千板的压力是多大？
?例：一辆质量m=500kg的小车，驶过半径R=40m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m／s2．
求：
?(1)若桥面为凸形，汽车以4m／s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大??
??(2)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力
（1）由合力提供向心力，得
（2）由重力提供向心力，得
mg
FN
根据牛顿第二定律：
思考：
1、若速度过大，汽车做何种运动？
提供的向心力不足，做离心运动
2、有无可能做这样的运动？若可能应满足怎样的条件？
G
FN
三、航天器中中的失重现象
1、重力提供向心力
2、坐舱对宇航员的支持力为零，航天员处于失重状态
1.绳系着装水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，水的质量m = 0.5kg，绳长L = 40cm，求：
（１）为使桶在最高点时水不流出，桶的最小速率？
（２）桶在最低点速率v = 4m/s时，水对桶底的压力？
?
?
?
?
?
【学以致用】
质量为400 kg的汽车,通过半径为40 m的凸形桥顶端时,对桥顶的压力正好为零,则汽车的速度大小为多少。(ｇ取10 m/s2)
例与练
火车在某个弯道按规定运行速度40m/s转弯时，内、外轨对车轮皆无侧压力， 若火车在该弯道实际运行速度为30m/s，则下列说法中正确的是（ ）
A.仅内轨对车轮有侧压力
B.仅外轨对车轮有侧压力
C.内、外轨对车轮都有侧压力
D.内、外轨对车轮均无侧压力