（2019）新人教版高中物理高一下学期必修第二册第六章第四节+++生活中的圆周运动+ppt课件（含素材）.rar

1、向心力的特、向心力的特点：点：2、向心力的作、向心力的作用：用：方向始终指向圆心，与速度方方向始终指向圆心，与速度方向垂直。向垂直。改变速度的方向。改变速度的方向。4、向心力的来、向心力的来源：源：3、向心力的大小：、向心力的大小：可以由几个力的合力、某一个可以由几个力的合力、某一个力或某一个力的分力来提供。力或某一个力的分力来提供。知 识 准 备：Fn= = m2Rv2Rm5、匀速圆周运动性、匀速圆周运动性质：质：变加速曲线运动。变加速曲线运动。第四节第四节 生活中的圆周运动生活中的圆周运动要学习的知识点要学习的知识点1、生活中常见圆周运动的向心力来源、生活中常见圆周运动的向心力来源。2、熟练运用圆周运动核心思想解、熟练运用圆周运动核心思想解题。题。轮缘轮缘 车轮的构造一、火车转弯1、火车转弯时是在做什么运动？、火车转弯时是在做什么运动？2、是什么力提供向心力？、是什么力提供向心力？思考与讨论：G外轨外轨内轨内轨FN外轨对轮缘的弹力提供向心外轨对轮缘的弹力提供向心力力铁路的弯道内外轨一样高思考：思考：靠这种办法得到的向心力缺点是什靠这种办法得到的向心力缺点是什么？么？ 如何解决这一实际问题？如何解决这一实际问题？OF轮缘与外轨间的相互作用力过大，铁轮缘与外轨间的相互作用力过大，铁轨与车轮极易受损，还可能造成火车轨与车轮极易受损，还可能造成火车侧翻侧翻铁路的弯道外轨高于内轨解决方案解决方案铁路的弯道外轨高于内轨方案剖析方案剖析1、轨道分、轨道分析析重力重力G与支持力与支持力FN的合力的合力F合合提供火车提供火车转弯的转弯的部分部分向心力向心力FNGOF合合铁路的弯道外轨高于内轨方案剖析方案剖析2、受力分、受力分析析1、轨道分、轨道分析析F合合mg tan3、速度分、速度分析析v gR tan F合合 Fn火车转弯时所火车转弯时所需的向心力需的向心力Fn = = m v2R讨论：讨论：如果火车在转弯处的速度不等于如果火车在转弯处的速度不等于规定的速度会发生怎样的情况？规定的速度会发生怎样的情况？2 2、当当 v gR tan 时时：1 1、当当 v gR tan 时时：GFN轮缘受到外轨向内的弹轮缘受到外轨向内的弹力力GFNFF轮缘受到内轨向外的弹轮缘受到内轨向外的弹力力挤压轮缘分析挤压轮缘分析OO如果火车在转弯处的速度不等于规定速度，会如果火车在转弯处的速度不等于规定速度，会发生怎样情况？发生怎样情况？ 赛道的设计赛道的设计1、赛车道转弯处的特点？、赛车道转弯处的特点？2、为何要这样设计、为何要这样设计？二、汽车水平路面转弯静摩擦力提供向心力静摩擦力提供向心力汽车过汽车过拱形桥时桥时，也可，也可以看做圆周以看做圆周运动运动. .那么那么是什么力提是什么力提供汽车的向供汽车的向心力呢？心力呢？三、汽车过拱形桥汽车质量为汽车质量为 m，通过桥最高点速，通过桥最高点速度为度为 v，桥半径为，桥半径为 R，则在最高点，则在最高点汽车对桥的压力为多大？汽车对桥的压力为多大？mgFNFn= = m v2R解：解： F合合mgFNv2R mgFNmv2R FN mgm由牛顿第三定律得由牛顿第三定律得v2RF压压mgmFN mg 失重状态失重状态若汽车通过拱桥的速度若汽车通过拱桥的速度增大，会出现什么情况？增大，会出现什么情况？v2RmgmmgFN当当FN = = 0 时，出现飞车现象，汽车做时，出现飞车现象，汽车做平抛平抛运动运动 ，汽车及其中的物体处于，汽车及其中的物体处于完全失重完全失重 状状态。态。v gRv2RFN mgm汽车过拱形桥汽车质量为汽车质量为 m，通过桥最低，通过桥最低点速度为点速度为 v，桥半径为，桥半径为 R，则，则在最低点汽车对桥的压力为在最低点汽车对桥的压力为多大？多大？解：解： F合合FNmgv2R FN mg + + m由牛顿第三定律得由牛顿第三定律得v2RF压压mg + + mv2R FNmgmFN mg 超重状态超重状态FNmgFn= = m v2R四、汽车过凹形桥汽车对桥面的压力最高点最低点失重失重超重超重小结小结：五、航天器中的失重现象1、航天器在发射升空（加、航天器在发射升空（加速上升）时，航天员处在速上升）时，航天员处在超重还是失重状态？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、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？运动）时，航天员处在超重还是失重状态？超重超重FNmgaFNmg maFNmg完全失重完全失重乘坐如图所示游乐园的过山车时，质量为乘坐如图所示游乐园的过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内沿圆周轨道运动，正的人随车在竖直平面内沿圆周轨道运动，正确的是确的是A、人在最高点和最低点时的向心加速度相、人在最高点和最低点时的向心加速度相等等B、车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保、车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带险带 拉住，若没有保险带，拉住，若没有保险带， 人一定会掉下去人一定会掉下去C、人在最低点时对座、人在最低点时对座 位的压力大于位的压力大于 mgC六、离心运动OF合合 = = m2r，物体做匀速圆周运，物体做匀速圆周运动动F合合m2r ，物体做逐，物体做逐渐远离圆心的运动渐远离圆心的运动F 合合= = 0 ，物体沿切线方向飞出远离圆心，物体沿切线方向飞出远离圆心1、定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合、定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动叫做离心运动 . .2、条件：条件：0 F合合m2r o做匀速圆周运动做匀速圆周运动的的物体物体,由于惯性总有沿切线由于惯性总有沿切线方向飞去方向飞去的的倾向倾向。当合外力突然消失或者不足以提供圆周运动当合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所所需需的的向心力向心力的的情况下情况下,做逐渐远离圆心做逐渐远离圆心的的离心运动离心运动当合外力大于物体做圆周运动当合外力大于物体做圆周运动所所需需的的向心力时向心力时,物体做离圆心越来越近物体做离圆心越来越近的的向心运动向心运动;F拉拉=m2rF拉拉m2rF拉拉m2rF拉拉=0离离心心抛抛掷掷离离心心脱脱水水离离心心分分离离离离心心甩甩干干3、离、离心运心运动的应用动的应用用离心机把用离心机把体温计的水体温计的水银柱甩回玻银柱甩回玻璃泡内璃泡内制作棉花糖的原理：制作棉花糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒相似，内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁化成糖汁 . .内筒高速旋转，黏内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花像一团团棉花 . .要使原来作匀速圆周运动的物体作离心运动，要使原来作匀速圆周运动的物体作离心运动，该怎么办？该怎么办？1、提高转速，使所需向心力增大到大、提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力于物体所受合外力. .2、减小合外力或使其消、减小合外力或使其消失失. .4、离、离心运心运动的动的防止防止OF静静v在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的力是由车轮与路面的静摩擦力提供的. .如果转弯如果转弯时速度过大，所需向心力时速度过大，所需向心力Fn大于最大静摩擦力大于最大静摩擦力Fmax （Fmax不足以提供向心力不足以提供向心力），汽车将做离心），汽车将做离心运动而造成交通事故运动而造成交通事故. .因此，在公路弯道处，车因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度辆行驶不允许超过规定的速度. .当当 时，汽车做离心运动时，汽车做离心运动 Fmaxm v2r高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。转速过高时，砂轮、飞轮内部的最大转速。转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需向心力分子间的相互作用力不足以提供所需向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故，离心运动会使它们破裂，酿成事故. .OFv一、铁路的弯道一、铁路的弯道 1讨论向心力的来源：讨论向心力的来源： 2外轨高于内轨时重力与支持力的合力是使火车转弯外轨高于内轨时重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力的向心力二、汽车过桥二、汽车过桥1思考：汽车过拱形桥时，对桥面的压力与重力谁大思考：汽车过拱形桥时，对桥面的压力与重力谁大?2圆周运动中的超重、失重情况圆周运动中的超重、失重情况三、航天器中的失重现象三、航天器中的失重现象四、离心运动四、离心运动1离心现象的分析与讨论离心现象的分析与讨论2离心运动的应用和防止离心运动的应用和防止 课堂小结课堂小结例题例题例例1、火车以半径火车以半径R= 900 m转弯，火车质量为转弯，火车质量为8105kg ，速度，速度为为30m/s，火车轨距，火车轨距l=1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？（？（较小时较小时tan=sin）FNmgFh由力的关系由力的关系得：得：由向心力公式由向心力公式得：得：由几何关系得由几何关系得：解解：=0.14m例题例题 例例2 2、一辆汽车匀速率通过半径为、一辆汽车匀速率通过半径为R R的圆弧拱形路的圆弧拱形路面，关于汽车的受力情况，下列说法正确的是（面，关于汽车的受力情况，下列说法正确的是（ ）A A、汽车对路面的压力大小不变，总是等于汽车的重力、汽车对路面的压力大小不变，总是等于汽车的重力B B、汽车对路面的压力大小不断发生变化，总是小于汽、汽车对路面的压力大小不断发生变化，总是小于汽车所受重力车所受重力C C、汽车的牵引力不发生变化、汽车的牵引力不发生变化D D、汽车的牵引力逐渐变小、汽车的牵引力逐渐变小BD例题例题 例例3 3、质量为质量为m的小球，用一条绳子系着在竖直平的小球，用一条绳子系着在竖直平面内做圆周运动，小球到最高点时的速度为面内做圆周运动，小球到最高点时的速度为v，到，到达最低点时的速度为达最低点时的速度为 ，则小球通过上，则小球通过上述两位置处时绳子所受的张力之差是述两位置处时绳子所受的张力之差是( ) A.6mg B.5mg C.4mg D.2mgA例题例题例例4 4.如图所示，质量可以不计的细杆的一端固定着一个质量为如图所示，质量可以不计的细杆的一端固定着一个质量为m的小球，另一端能绕光滑的水平轴的小球，另一端能绕光滑的水平轴O转动转动.让小球在竖直平面让小球在竖直平面内绕轴内绕轴O做半径为做半径为l 的圆周运动，小球通过最高点时的线速度的圆周运动，小球通过最高点时的线速度大小为大小为v下列说法中正确的是下列说法中正确的是( ) A、v不能小于不能小于B、v 时，小球与细杆之间无弹力作用时，小球与细杆之间无弹力作用时，小球与细杆之间的弹力随时，小球与细杆之间的弹力随v增大而增大而增大增大C、v大于大于时，小球与细杆之间的弹力随时，小球与细杆之间的弹力随v减小而减小而增大增大D、v小于小于BCD训练巩固训练巩固1人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，下列说法中正确的人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，下列说法中正确的有有 ()A可以用天平测量物体的质量可以用天平测量物体的质量B可以用水银气压计测舱内的气压可以用水银气压计测舱内的气压C可以用弹簧测力计测拉力可以用弹簧测力计测拉力D在卫星内将重物挂于弹簧测力计上，弹簧测力计示在卫星内将重物挂于弹簧测力计上，弹簧测力计示数为零，但重物仍受地球的引力数为零，但重物仍受地球的引力CD训练巩固训练巩固2下列有关洗衣机脱水筒的脱水原理说法正确的是下列有关洗衣机脱水筒的脱水原理说法正确的是 ()A水滴受离心力作用，而沿背离圆心的方向甩出水滴受离心力作用，而沿背离圆心的方向甩出B水滴受到向心力，由于惯性沿切线方向甩出水滴受到向心力，由于惯性沿切线方向甩出C水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出方向甩出D水滴与衣服间的附着力小于它所需的向心力，于是沿水滴与衣服间的附着力小于它所需的向心力，于是沿切线方向甩出切线方向甩出D训练巩固训练巩固3杂技演员表演杂技演员表演“水流星水流星”，在长为，在长为L1.6 m的细绳的一端，系一的细绳的一端，系一个与水的总质量为个与水的总质量为m0.5 kg的盛水容器，以绳的另一端为圆心，的盛水容器，以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示在竖直平面内做圆周运动，如图所示.若若“水流星水流星”通过最高点时的通过最高点时的速率为速率为4 m/s，则下列说法正确的是，则下列说法正确的是(取取g10 m/s2) ()A“水流星水流星”通过最高点时，没有水从容器中流出通过最高点时，没有水从容器中流出B“水流星水流星”通过最高点时，绳的拉力及容器底部受到的通过最高点时，绳的拉力及容器底部受到的压力均为零压力均为零C“水流星水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受力通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用的作用D“水流星水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为通过最高点时，绳子的拉力大小为5 NAB训练巩固训练巩固4. 有一列重为有一列重为100 t的火车，以的火车，以72 km/h的速率匀速通过一个内外的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为轨一样高的弯道，轨道半径为400 m.(g取取10 m/s2) (1)试计算铁轨受到的侧压力；试计算铁轨受到的侧压力；(2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度的正切值的正切值.训练巩固训练巩固4. 有一列重为有一列重为100 t的火车，以的火车，以72 km/h的速率匀速通过一个内外的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为轨一样高的弯道，轨道半径为400 m.(g取取10 m/s2) (1)试计算铁轨受到的侧压力；试计算铁轨受到的侧压力；(2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度的正切值的正切值.FNmgF“供需供需”平衡平衡 物体做匀速圆周运动物体做匀速圆周运动提提供供物体做匀速物体做匀速圆周运动的力圆周运动的力物体做匀速圆周物体做匀速圆周运动所运动所需需的力的力向心力公式的理解向心力公式的理解=从从“供供” “需需”两方面两方面研究做圆周运动的物体研究做圆周运动的物体课堂小结课堂小结