1、18 生活中的圆周运动21.1.知道向心力是做圆周运动的物体半径方向的合力，知道向心力是做圆周运动的物体半径方向的合力，不管是匀速圆周运动还是变速圆周运动。不管是匀速圆周运动还是变速圆周运动。2.2.通过日常生活中的常见例子，学会分析具体问题中通过日常生活中的常见例子，学会分析具体问题中的向心力来源。的向心力来源。3.3.能理解运用匀速圆周运动规律分析和处理生活中的能理解运用匀速圆周运动规律分析和处理生活中的具体实例。具体实例。345问题：问题：汽车要完成像转弯这样的圆周运动要满足的受汽车要完成像转弯这样的圆周运动要满足的受力条件是什么？力条件是什么？必须有向心力作用必须有向心力作用22vFm
2、FmRFm vR或或问题：问题：汽车在水平弯道上转弯时，受哪几个力的作用？汽车在水平弯道上转弯时，受哪几个力的作用？向心力是由谁提供？向心力是由谁提供？汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力，向心力由汽车汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力，向心力由汽车与地面间的静摩擦力提供。与地面间的静摩擦力提供。6问题：问题：要想汽车在水平弯道上能够安全转弯，必须满足的要想汽车在水平弯道上能够安全转弯，必须满足的条件是什么？条件是什么？问题：问题：汽车刚好能够安全转弯的速度是多少？汽车刚好能够安全转弯的速度是多少？200vmgmvgrr问题：问题：同学们能不能给出一些增大汽车转弯安全性的建议？同学们能不能给出一
3、些增大汽车转弯安全性的建议？可以增大动摩擦因数可以增大动摩擦因数和拐弯半径。和拐弯半径。2maxvmfR7仔细观察下面两幅图片，研究工程师们设计的公路弯道仔细观察下面两幅图片，研究工程师们设计的公路弯道有什么特点？并思考为什么要这样设计？有什么特点？并思考为什么要这样设计？路面是倾斜的路面是倾斜的 8例题例题1 1：玻璃球沿碗（透明）的内壁在水平面内做匀速玻璃球沿碗（透明）的内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图。（不计摩擦）试分析向心力的来源。圆周运动，如图。（不计摩擦）试分析向心力的来源。FNGcosNFFsinNFmg9一一.铁路的弯道铁路的弯道问题：问题：火车车轮与铁轨的构造是怎样的？火车
4、车轮与铁轨的构造是怎样的？轮缘轮缘10问题：问题：如果火车在水平弯道上转弯，试分析其受力情况如果火车在水平弯道上转弯，试分析其受力情况及向心力的来源。及向心力的来源。火车受重力、支持力和轮缘与外轨挤压产生的弹力，向火车受重力、支持力和轮缘与外轨挤压产生的弹力，向心力由轮缘与外轨挤压产生的弹力提供。心力由轮缘与外轨挤压产生的弹力提供。F FF F11问题：问题：实际中的铁路弯道是如何设计的？为什么要这样实际中的铁路弯道是如何设计的？为什么要这样设计？设计？实际铁路弯道是倾斜的，外轨高于内轨。原因是如果弯实际铁路弯道是倾斜的，外轨高于内轨。原因是如果弯道是水平的，仅靠轨道挤压产生的弹力提供向心容易
5、损道是水平的，仅靠轨道挤压产生的弹力提供向心容易损坏车轮与轨道。所以采取倾斜路面，让重力和支持力的坏车轮与轨道。所以采取倾斜路面，让重力和支持力的合力提供部分向心力的方法。合力提供部分向心力的方法。FmgFN1213例题例题2.2.当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改造？内当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改造？内外轨的高度差外轨的高度差h h如何确定？如何确定？20tanvmmgrsinhtgL20vhmgmLr2vhLgr因为角度很小，所以因为角度很小，所以14课堂练习：课堂练习：摩托车飞车走壁，请分析受力情况，解释现象。摩托车飞车走壁，请分析受力情况，解释现象。15二二.拱形桥拱形桥
6、问题：问题：分析汽车过拱形桥至桥顶时的受力情况及向心力分析汽车过拱形桥至桥顶时的受力情况及向心力来源。来源。汽车在最高点时受重力和支持力，向心力由重力与支持汽车在最高点时受重力和支持力，向心力由重力与支持力的合力提供力的合力提供 问题：问题：汽车过拱形桥最高点时对桥面的压力的大小与自汽车过拱形桥最高点时对桥面的压力的大小与自身重力的大小关系是怎样的？这是一种怎样的状态？身重力的大小关系是怎样的？这是一种怎样的状态？汽车对路面的压力小于自身的重力汽车对路面的压力小于自身的重力,是失重状态是失重状态 16比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为m
7、 m，桥，桥面半径为面半径为R R，此时速度为，此时速度为v。2NvFmgmmgR2NvFmgmmgR失重超重GFNGFN最高点最高点最低点最低点17问题：当汽车在最高点对桥的压力为问题：当汽车在最高点对桥的压力为0 0时，汽车的速度是多时，汽车的速度是多大？这又是一种怎样的状态？此时人对座椅的压力是多大？大？这又是一种怎样的状态？此时人对座椅的压力是多大？从该时刻以后，车将做什么运动？还能沿桥面做圆周运动下从该时刻以后，车将做什么运动？还能沿桥面做圆周运动下桥吗？桥吗？2vmgmvgrr完全失重状态完全失重状态 人对座椅的压力也是人对座椅的压力也是0 0，人也处于完全失重状态，人也处于完全失
8、重状态汽车将做平抛运动，不能沿桥面下桥了汽车将做平抛运动，不能沿桥面下桥了 18设想：有无可能做这样的运动？若可设想：有无可能做这样的运动？若可能应满足怎样的条件？能应满足怎样的条件？GFN20NNvFmgmrFvgr 19例题例题3.3.一个质量为一个质量为m m的小球，用一长为的小球，用一长为R R的轻质细绳的一端的轻质细绳的一端拴住，细绳的另一端固定，求：小球在竖直平面内作圆周拴住，细绳的另一端固定，求：小球在竖直平面内作圆周运动过最高点的条件。运动过最高点的条件。20解析：解析：小球到达最高的临界条件是：绳的拉力小球到达最高的临界条件是：绳的拉力最小（最小（T=0T=0），重力提供向心
9、力；则：），重力提供向心力；则：2vmgmR临vgR临能过最高点的条件：能过最高点的条件：vgR21三三.航天器中的失重现象航天器中的失重现象22四四.离心运动。离心运动。231.1.一辆汽车匀速通过半径为一辆汽车匀速通过半径为R R的圆弧形路面的圆弧形路面,关于汽车的受关于汽车的受力情况力情况,下列说法正确的是下列说法正确的是()()A.A.汽车对路面的压力大小不变汽车对路面的压力大小不变,总是等于汽车的重力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汽车对路面的压力大小不断发生变化,总是小于汽车所受总是小于汽车所受重力重力C.C.汽车的牵引力不发生变化汽车的牵引力不发生变化
10、D.D.汽车的牵引力逐渐变小汽车的牵引力逐渐变小BCBC242.2.宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完全宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完全失重状态，下列说法正确的是（失重状态，下列说法正确的是（）A.A.宇航员仍受重力的作用宇航员仍受重力的作用B.B.宇航员受力平衡宇航员受力平衡C.C.宇航员受的重力等于所需的向心力宇航员受的重力等于所需的向心力D.D.宇航员不受重力的作用宇航员不受重力的作用ACAC253.3.一轻杆一端固定一个质量为一轻杆一端固定一个质量为M M的小球，以另一端的小球，以另一端O O为圆为圆心，使小球在竖直面内做圆周运动，以下说法正确的是心，使小球
11、在竖直面内做圆周运动，以下说法正确的是 （）A.A.小球过最高点时，杆所受的弹力可以等于零小球过最高点时，杆所受的弹力可以等于零B.B.小球过最高点时的最小速率为小球过最高点时的最小速率为C.C.小球过最高点时，杆所受的力可以等于零也可以是压小球过最高点时，杆所受的力可以等于零也可以是压力和拉力力和拉力D.D.小球过最高点时，速率可以接近零小球过最高点时，速率可以接近零gRABCABC264.4.表演表演“水流星水流星”节目，如图所示节目，如图所示,拴杯子的绳子长为拴杯子的绳子长为l,绳绳子能够承受的最大拉力是杯子和杯内水重力的子能够承受的最大拉力是杯子和杯内水重力的8 8倍倍.要使绳要使绳子
12、不断子不断,节目获得成功节目获得成功,则杯子通过最高点时速度的最小值则杯子通过最高点时速度的最小值为为_,_,通过最低点时速度的最大值为通过最低点时速度的最大值为_._.gl2gl275.5.如图，半径为如图，半径为r r的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧贴的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧贴在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为，现要使小橡皮，现要使小橡皮不落下，则圆筒的角速度至少多大？不落下，则圆筒的角速度至少多大？答案：答案：gr28一一.铁路弯道铁路弯道二二.拱形桥拱形桥三三.航天器中的失重现象航天器中的失重现象四四.离心运动离心运动关键：关键：什么力充当向心力？什么力充当向心力？“供供”与与“需需”是是否平衡？否平衡？
