高中物理必修2人教版5.7生活中的圆周运动（共37张ppt）

(共37张PPT)
生活中的圆周运动
下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别由什么力提供？
(
C
)
Ｎ
mg
f静
N
mg
f
mg
T
轮缘
铁轨
(轨距)
一、铁路的弯道
　　1、火车做匀速直线运动和匀速转弯运动状态是否相同？
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？
a：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。
b：外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力。
　轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损！
　　3、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？
　让重力和支持力的合力提供向心力，来减少外轨对轮缘的挤压。
FN
G
o
F
　　4、为了减轻铁轨的受损程度，你能提出一些可行的方案吗？
　　例2、若火车质量为m，转弯半径为r，要求轨道对轮缘无挤压作用，此时轨道倾角为θ
，请问火车的速度为多大？
θ(
θ
L
H
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
F弹
讨论:由
问题、汽车转弯，情况又如何呢？
例１、一辆汽车m=2.0×103kg在水平公路上行驶，经过半径r=50m的弯路时，如果车速度v=72km/h，这辆汽车会不会发生事故？已知轮胎与路面间的最大静摩擦力fm=
1.4×104N。
　　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。
Ｆ１赛车过弯道
例２、如图所示，公路转弯处路面跟水平面之间的倾角α=150，弯道半径R=40m，求：
（1）汽车转弯时规定速度应是多大？
（2）如果汽车转弯的时候超过或达不到这个速度会怎么样？
mg
N
F合
α
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。
　　2、汽车过凹桥时，在最低点时，车对凹桥的压力怎样？
二、拱形桥
1、汽车静止在桥上与通过桥时的状态是否相同？
v
G
FN
FN即汽车对桥的压力小于其所受重力，处于失重状态。
　　3、汽车过凸桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？
二、拱形桥
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。
　　4、若汽车的运动速度变大，压力如何变化？
二、拱形桥
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，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？……
练习：一汽车通过拱形桥顶点时的速度为10m/s，车对桥顶的压力为车重的3/4，如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力，车速至少为(
)
A.15m/s
B.20m/s
C.25m/s
D.30m/s
B
三.航天器中的失重现象
在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中的宇航员，除了地球引力外，还可能受到飞船座舱对他的支持力FN
由
得
当
时,座舱对他的支持力FN=0,航天员处于完全失重状态
四、离心运动
A
　　做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动就叫离心运动。
物体做圆周运动要满足什么条件？
当F合=
Fn，做圆周运动
当F合=0
或
F合<
Fn
时
受到的F合：指向圆心的合力
圆周运动需要的：
当F合>
Fn，做向心(近心)运动
做离心运动
v
FN
G
　　FN
>
G，
　　二、凹桥
小结
一、火车转弯:
当
　　时，压力FN为零。
航天员处于完全失重状态
三、凸桥
G
FN
v
四、离心运动
A
　　做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动就叫离心运动。
当F合=
Fn，做圆周运动
当F合=0
或F合<
Fn时，做离心运动
当F合>
Fn，做向心(近心)运动
B
A
C
D
mg
N
mg
N
N
A
例、质量为1kg的小球沿半径为20cm的圆环在竖直平面内做圆周运动，如图所示，求
（1）小球在圆环的最高点A不掉下来的最小速度是多少？此时小球的向心加速度是多少？
（2）若小球仍用以上的速度经过圆环的最低点B，它对圆环的压力是多少？此时小球的向心加速度是多少？
A
B
mg
mg
N
A
T
mg
T
mg
过最高点的最小速度是多大?
O
例、用细绳栓着质量为m的物体,在竖直平面内做圆周运动,则下列说法正确的是:
A.小球过最高点时,绳子的张力可以为零
B.小球过最高点时的最小速度为零
C.小球刚好过最高点是的速度是
D.小球过最高点时,绳子对小球的作用力可以与球所
受的重力方向相反
T
mg
O
例、如图所示,一质量为m的小球用长为L的细绳悬于O点,使之在竖直平面内做圆周运动,小球通过最低点时速率为v,则小球在最低点时细绳的张力大小为多少?
O
mg
T
过最高点的最小速度是多大?
V=0
,
N=mg
(支持力)
R
例、用一轻杆栓着质量为m的物体,在竖直平面内做圆周运动,则下列说法正确的是:
A.小球过最高点时,杆子的张力可以为零
B.小球过最高点时的最小速度为零
C.小球刚好过最高点是的速度是
D.小球过最高点时,杆子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反
R
例、长为0.6m的轻杆OA(不计质量),A端插个质量为2.0kg的物体,在竖直平面内绕O点做圆周运动,当球达到最高点的速度分别为3m/s,
m/s,2m/s时,求杆对球的作用力各为多少?
O
A
L
【例1】如图4-4-4所示，细杆的一端与小球相连，可绕O点的水平轴自由转动，现给小球一初速度，使它做圆周运动，图中a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点，则杆对球的作用力可能是(
)
图4-4-4
A.a处为拉力，b处为拉力
B.a处为拉力，b处为推力
C.a处为推力，b处为拉力
C.a处为推力，b处为推力
AB
二.有物体支撑的小球在竖地面最高点情况.
(1)临界条件：由于硬杆和管壁的支撑作用，小球恰好能到最高点的临界速度vmin=0.
(2)图4-4-2中的小球到达最高点时，轻杆对小球的作用力情况；
图4-4-2