6.4 生活中的圆周运动 ppt课件（含视频）-（2019）新人教版高中物理高一必修第二册.rar

6.4 生活中的圆周运动生活中的圆周运动 圆周运动圆周运动 【新课导入】 在铁路弯道处，稍微留意一下，就能发现内、外轨道的高度略有不在铁路弯道处，稍微留意一下，就能发现内、外轨道的高度略有不同。你能解释其中的原因吗？同。你能解释其中的原因吗？提提供供物体做物体做圆周运动的力圆周运动的力物体做圆周运动物体做圆周运动所所需需的力的力物体作圆周运动的条件从从“供供” “需需”两方面两方面研究生活中做圆周运动的物体研究生活中做圆周运动的物体，由物体受力情况决定由物体受力情况决定由物体的运动情况决定由物体的运动情况决定F=“供需供需”平衡平衡 物体做圆周运动物体做圆周运动本节课本节课牛顿第二定律牛顿第二定律F=ma的应用的应用火车车轮的构火车车轮的构造造火车车轮火车车轮有突出的有突出的轮缘轮缘一一. .火车转弯火车转弯火车在水平轨道火车在水平轨道（内外轨道一样（内外轨道一样高）上转弯时，高）上转弯时，所需的向心力由所需的向心力由谁提供？谁提供？G外轨外轨内轨内轨FNF外轨对外轨对轮缘的轮缘的弹力弹力 由于该弹力是由由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压轮缘和外轨的挤压产生的产生的 ,且由于火车且由于火车质量很大质量很大 ,故轮缘和故轮缘和外轨间的相互作用外轨间的相互作用力很大力很大 ,易损坏铁轨易损坏铁轨 .(1)内外轨道一样高时转弯怎么办怎么办 ? ?FN在转弯处外在转弯处外轨略高于内轨略高于内轨轨火车转弯所需的火车转弯所需的向心力的方向是向心力的方向是在水平方向上还在水平方向上还是在与斜面平行是在与斜面平行的方向上？的方向上？GOF合合(2) 外轨高内轨低时转弯GFnNhL此为火车此为火车转弯时的转弯时的设计速度设计速度r思考思考 :(1)如果如果 v行驶行驶v设计设计,情况如何情况如何?(2)如果如果 v行驶行驶v0时：时：当当vv0时：时：轮缘不受侧向压力轮缘不受侧向压力,最安全最安全的的转弯速度转弯速度轮缘受到外轨向内轮缘受到外轨向内的的挤压力挤压力, 外轨易损坏。外轨易损坏。轮缘受到内轨向外轮缘受到内轨向外的的挤压力挤压力, 内轨易损坏。内轨易损坏。F弹弹F弹弹铁路铁路弯道弯道处处超速超速是火车脱是火车脱轨和翻车的主要原因轨和翻车的主要原因OmgFNf汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢? 汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。OmgFNFf当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时:改驶 措施:(1)增大驶 弯半径 (2)增加路面的粗糙程度 如果弯道半径一定，汽驶 速度超驶 ，一定限度驶 ，汽驶 就会向外驶 滑。观察下面两幅图片，赛道及公路弯道有什么特点？为什么要这观察下面两幅图片，赛道及公路弯道有什么特点？为什么要这样设计？样设计？ 路面是倾斜的路面是倾斜的 外高内低外高内低 例1.某游乐场里的赛车场为圆形，半径为100 m，一赛车和乘客的总质量为100 kg，车轮与地面间的最大静摩擦力为600 N(g取10 m/s2)(1)若赛车的速度达到72 km/h，这辆车在运动过程中会不会发生侧移？(2)若将场地建成外高内低的圆形，且倾角为30，并假设车轮和地面之间的最大静摩擦力不变，为保证赛车的行驶安全，赛车最大行驶速度应为多大？【答案】【答案】(1)不会不会(2)35.6 m/s二二. .竖直面内的圆周运动分析竖直面内的圆周运动分析生活中为什么我们经常见到凸桥生活中为什么我们经常见到凸桥，很少见到凹桥，相比之下凸桥，很少见到凹桥，相比之下凸桥有哪些优点呢？有哪些优点呢？ 凸桥可以让更大的船只通过，利凸桥可以让更大的船只通过，利于通航。于通航。 发洪水的时候，凸桥在相同的时间发洪水的时候，凸桥在相同的时间内可以流过更多的水，利于泄洪。内可以流过更多的水，利于泄洪。 更加坚固、美观更加坚固、美观黄石长江大桥黄石长江大桥泸定桥泸定桥 驶 量为m的汽驶 在拱形驶 上以速度v行驶 ，若驶 面的驶 弧半径为R，驶画出受力分析驶 ，分析汽驶 通驶驶 的最高点驶驶驶 的压力 mgFNa由牛驶 第三定律得，汽驶 通驶驶 的最高点驶驶驶 的压力： FN mg若汽车通过拱桥若汽车通过拱桥的速度增大，会的速度增大，会出现什么情况？出现什么情况？1.1.汽车过凸桥汽车过凸桥v2Rmgm当当 FN = = 0 时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态。重状态。FN0 时时，汽车的，汽车的速度为多速度为多大？大？v2RFN mgm汽车过拱形桥时，运动速度变大，车对凸桥的压力如何变化？汽车过拱形桥时，运动速度变大，车对凸桥的压力如何变化？mgFN可见汽车的速度越大对桥的压力越可见汽车的速度越大对桥的压力越小。小。当当 时汽车对桥的压力为零。（临界速度）时汽车对桥的压力为零。（临界速度）当当大于大于临界临界时，汽车做什么运动时，汽车做什么运动？飞离桥面做飞离桥面做平抛运动！平抛运动！由于加速度由于加速度竖直向下，属竖直向下，属失重失重现象。现象。拱桥限速防脱轨！拱桥限速防脱轨！ 下面自己分析汽驶 通驶 凹形驶 最低点驶 ，汽驶驶驶 的压力比汽驶 的重力大些驶 是小些?mgFNa由牛驶 第三定律得，汽驶 通驶驶 的最高点驶驶驶 的压力比汽驶 重力大 FN mg若汽车通过凹桥的速若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么度增大，会出现什么情况？情况？2.2.汽车过凹桥汽车过凹桥汽车过凹形桥时，在最低点时，车对桥的压力又怎样？汽车过凹形桥时，在最低点时，车对桥的压力又怎样？FNmgv2RF压压FN mg + + mv2RFNmgm若汽车通过凹若汽车通过凹桥的速度增大桥的速度增大，会出现什么，会出现什么情况？情况？FN mg 汽车汽车对对桥桥的压的压力大于其力大于其所所受重力，受重力，由于加由于加速度速度 a的方向竖直向上的方向竖直向上 ，属，属 超重超重 现象。现象。可见汽车的可见汽车的 速度速度 v越大，越大， 对桥的对桥的 压力越大压力越大 。凹桥限速防爆胎！凹桥限速防爆胎！比较三种桥面受力的情况FN = GGFNGGFNFN例例2.一辆卡车在丘陵地匀速行驶一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示地形如图所示 ,由于轮胎太旧由于轮胎太旧 ,途中爆胎途中爆胎 ,爆胎可能性最大的地段爆胎可能性最大的地段应是应是 ( ) A. a处处 B. b处处 C. c处处 D. d处处abcdD思考与讨论思考与讨论地球可以看做一个巨大的拱形桥，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？驶员与座椅之间的压力是多少？思考与讨论思考与讨论22 如果把地球看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。如果把地球看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这会不会出现这样样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力的情况：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少？是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是少？mg 航天器中的失重现象这里描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，这里描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中而是在航天飞机中 =7.9km/s宇航员在飞船中场景 在绕地球在绕地球做做匀速圆周运动匀速圆周运动的的宇宙飞船宇宙飞船中中，宇航员受那些力，宇航员受那些力？航天中的失重现象航天器中的失重现象 什么维持近地航天器做圆周运动？万有引力万有引力FNmg1. .航天器在发射升空（加速上升）时，航天员处在超重还是失重状态航天器在发射升空（加速上升）时，航天员处在超重还是失重状态？2. .航天器在轨道正常运行（绕地球做匀速圆周运动）时，航天员处在超重航天器在轨道正常运行（绕地球做匀速圆周运动）时，航天员处在超重还是失重状态？还是失重状态？超重超重FNmga?FNmg ma航天器中的失重现象 当 时，座舱对他的支持力 FN = 0，航天员处于完全失重状态。得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可能受到飞船座舱对他的支持力 FN ：失重失重 正是由于地球引正是由于地球引力的存在，才使航力的存在，才使航天器连同其中的人天器连同其中的人和物体绕地球做圆和物体绕地球做圆周运动。周运动。三三. .生活中的离心运动生活中的离心运动分析下面视频中运动产生的原因（条件）？OF合合 = = m2r，物体做匀速圆周运动物体做匀速圆周运动F合合m2r ，物体做物体做逐渐远离圆心的运动逐渐远离圆心的运动F 合合= = 0 ，物体沿切线方向飞出远离圆物体沿切线方向飞出远离圆心心1、定义：定义： 做圆周运动的物体，在受到的合外力突然消失或者不足以提供做圆周运动所需要的向心力的情况下，将远离圆心运动，我们把这种运动称为离心运动离心运动 。这种现象称为 离心现象离心现象 。2、条件：条件： 0 F合合m2r离心抛掷离心脱水离心分离离心甩干3.离离心运心运动的动的应用应用OF静静vOFv4.离心运动的防止离心运动的防止防止：汽车转弯，高速砂轮限速等防止：汽车转弯，高速砂轮限速等例3.下列说法中正确的是（ ）A物体做离心运动时，将离圆心越来越远B物体做离心运动时，其运动轨迹是半径逐渐增大的圆C做离心运动的物体，一定不受到外力的作用D做匀速圆周运动的物体，因受合力大小改变而不做圆周运动时，将做离心运动A例4.如图所示，小物块位于放在地面上半径为R的半球的顶端，若给小物块一水平的初速度v时小物块对半球刚好无压力，则下列说法正确的是（ ）A小物块立即离开球面做平抛运动B小物块落地时水平位移为 RC小物块沿球面运动D小物块落地时速度的方向与地面成45AB“THANKS”