高中物理 生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

1、高中物理課件 生活中的圓周運(yùn)動(dòng)第1頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四第2頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四第3頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四1. 了解圓周運(yùn)動(dòng)在日常生活中的實(shí)際應(yīng)用。2會(huì)在具體問(wèn)題中分析向心力的來(lái)源。3掌握處理圓周運(yùn)動(dòng)綜合題目的基本方法。4知道什么是離心現(xiàn)象，知道離心運(yùn)動(dòng)的 應(yīng)用和防止。第4頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四第5頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四讀教材填要點(diǎn) 1鐵路的彎道 (1)火車車輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 火車的車輪有凸出的輪緣，且火車在軌道上運(yùn)行時(shí)，有凸

2、出輪緣的一邊在兩軌道內(nèi)側(cè)，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)有助于固定火車運(yùn)動(dòng)的軌跡，如圖571所示。圖571第6頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四 (2)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)存在的問(wèn)題： 如果鐵路彎道的內(nèi)外軌一樣高，外側(cè)車輪的輪緣擠壓外軌，使外軌發(fā)生彈性形變，外軌對(duì)輪緣的彈力就是火車轉(zhuǎn)彎的向心力，如圖572所示。但火車 太大，靠這種辦法得到向心力，輪緣與外軌間的 太大，鐵軌和車輪極易受損。圖572質(zhì)量相互作用力第7頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四 (3)鐵路彎道的特點(diǎn)： 轉(zhuǎn)彎處 略高于 。 鐵軌對(duì)火車的支持力FN不是豎直向上的，而是斜向彎道 。 鐵軌對(duì)火車的支持力與火車所受重力

3、的合力指向軌道的 ，它提供了火車做圓周運(yùn)動(dòng)的 。外軌內(nèi)軌內(nèi)側(cè)圓心向心力第8頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四2拱形橋(1)關(guān)于汽車過(guò)拱形橋問(wèn)題，用圖表概括如下：mgFNFNmg第9頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四減小增大 (2)汽車在凸形橋的最高點(diǎn)處于失重狀態(tài)，在凹形橋的最低點(diǎn)處于超重狀態(tài)。第10頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四mgFN失重第11頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四 (2)對(duì)失重現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)： 航天器內(nèi)的任何物體都處于 狀態(tài)，但并不是物體不受重力。正因?yàn)槭艿街亓ψ饔貌攀购教炱鬟B同其中的乘員環(huán)

4、繞地球轉(zhuǎn)動(dòng)。 4離心運(yùn)動(dòng) (1)定義：物體沿切線飛出或做的逐漸 的運(yùn)動(dòng)。 (2)原因：向心力突然消失或合外力不足以提供所需 。 (3)應(yīng)用：洗衣機(jī)的脫水筒、離心制管技術(shù)。 (4)危害：汽車轉(zhuǎn)彎車速過(guò)大會(huì)造成事故；砂輪、飛輪轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)會(huì)破裂釀成事故完全失重遠(yuǎn)離圓心向心力第12頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四試身手夯基礎(chǔ)1在水平鐵路轉(zhuǎn)彎處，往往使外軌略高于內(nèi)軌，這是 為了 ()A減小火車輪子對(duì)外軌的擠壓B減小火車輪子對(duì)內(nèi)軌的擠壓C使火車車身傾斜，利用重力和支持力的合力提供轉(zhuǎn) 彎所需的向心力D限制火車向外脫軌第13頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四解析：

5、火車軌道建成外高內(nèi)低，火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，軌道的支持力與火車的重力兩者的合力指向弧形軌道的圓心。若合力大于火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力(火車速度較小時(shí))，則火車輪緣擠壓內(nèi)側(cè)鐵軌；若合力等于所需向心力(火車速度剛好等于規(guī)定速度時(shí))，則火車不擠壓鐵軌；若合力小于所需向心力(火車速度較大時(shí))，則火車擠壓外側(cè)鐵軌。所以這種設(shè)計(jì)主要是為了減少對(duì)鐵軌的擠壓破壞，故A、B、C正確。答案：ABC 第14頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四2下列哪些現(xiàn)象是為了防止物體產(chǎn)生離心運(yùn)動(dòng) ()A汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)要限制速度B轉(zhuǎn)速很高的砂輪半徑不能做得太大C在修筑鐵路時(shí)，轉(zhuǎn)彎處內(nèi)軌要低于外軌D離心水泵工作時(shí)答案：ABC第15

6、頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四答案：B第16頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四4如圖573所示，質(zhì)量m2.0104 kg的汽車以不變的速率先后駛過(guò)凹形橋面和凸形橋面，兩橋面的圓弧半徑均為20 m。如果橋面承受的壓力不得超過(guò)3.0105 N，則：(1)汽車允許的最大速率是多少？(2)若以所求速度行駛，汽車對(duì)橋面的最小壓力是多少？(g取10 m/s2)圖573第17頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四答案：(1)10 m/s(2)105 N第18頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四第19頁(yè)，共50頁(yè)，2022年

7、，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四圖574第20頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四 2明確圓周平面 雖然外軌高于內(nèi)軌，但整個(gè)外軌是等高的，整個(gè)內(nèi)軌是等高的。因而火車在行駛的過(guò)程中，重心的高度不變，即火車重心的軌跡在同一水平面內(nèi)。故火車的圓周平面是水平面，而不是斜面。火車的向心加速度和向心力均是沿水平面而指向圓心。第21頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四 3速度與軌道壓力的關(guān)系 (1)當(dāng)火車行駛速度v等于規(guī)定速度v0時(shí)，所需向心力僅由重力和支持力的合力提供，此時(shí)內(nèi)外軌道對(duì)火車無(wú)擠壓作用。 (2)當(dāng)火車行駛速度v與規(guī)定速度v0不相等時(shí)，火車所需向心力不再僅

8、由重力和支持力的合力提供，此時(shí)內(nèi)外軌道對(duì)火車輪緣有擠壓作用，具體情況如下： 當(dāng)火車行駛速度vv0時(shí)，外軌道對(duì)輪緣有側(cè)壓力。 當(dāng)火車行駛速度vv0時(shí)，內(nèi)軌道對(duì)輪緣有側(cè)壓力。第22頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四 名師點(diǎn)睛汽車、摩托車賽道拐彎處，高速公路轉(zhuǎn)彎處設(shè)計(jì)成外高內(nèi)低，也是盡量使車受到的重力和支持力的合力提供向心力，以減小車輪受到地面施加的側(cè)向擠壓。第23頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四 1有一列重為100 t的火車，以72 km/h的速率勻速通過(guò)一個(gè)內(nèi)外軌一樣高的彎道，軌道半徑為400 m。(g取10 m/s2) (1)試計(jì)算鐵軌受到的側(cè)壓力

9、； (2)若要使火車以此速率通過(guò)彎道，且使鐵軌受到的側(cè)壓力為零，我們可以適當(dāng)傾斜路基，試計(jì)算路基傾斜角度的正切值。第24頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四 思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩個(gè)方面： (1)內(nèi)外軌一樣高時(shí)，外軌對(duì)輪緣的側(cè)壓力提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力。 (2)火車通過(guò)彎道所受側(cè)向壓力為零時(shí)，重力和鐵軌對(duì)火車的支持力的合力提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力。 第25頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四答案(1)105 N(2)0.1第26頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四 解決此類問(wèn)題時(shí)，首先要明確火車轉(zhuǎn)彎做的是圓周運(yùn)動(dòng)，其次要找準(zhǔn)圓周運(yùn)動(dòng)

10、的平面及圓心位置，理解向心力的來(lái)源是物體所受的合外力。第27頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四圖575第28頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四名師點(diǎn)睛 (1)在離心現(xiàn)象中并不存在離心力，是外力不足以提供其做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力而引起的，是慣性的一種表現(xiàn)形式。 (2)做離心運(yùn)動(dòng)的物體，并不是沿半徑方向向外遠(yuǎn)離圓心。第29頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四 2下列關(guān)于離心現(xiàn)象的說(shuō)法中正確的是 () A當(dāng)物體所受的離心力大于向心力時(shí)產(chǎn)生離心現(xiàn)象 B做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都消失時(shí)，它將做背離圓心的圓周運(yùn)動(dòng) C做勻速圓周運(yùn)動(dòng)

11、的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失時(shí)，它將沿切線做直線運(yùn)動(dòng) D做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失時(shí)，它將做曲線運(yùn)動(dòng)第30頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四 思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩個(gè)方面： (1)物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件； (2)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，向心力突然消失時(shí)的運(yùn)動(dòng)方向。 解析向心力是根據(jù)效果命名的，做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體所需要的向心力，是它所受的某個(gè)力或幾個(gè)力的合力提供的，因此，它并不受向心力和離心力的作用。它之所以產(chǎn)生離心現(xiàn)象是由于F合F向m2r，故A錯(cuò)。物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，若它所受到的力都突然消失，根據(jù)牛頓第一定律，它從這時(shí)起做勻速直線運(yùn)動(dòng)，

12、故C正確，B、D錯(cuò)。 答案C第31頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四(1)物體提供的力不足以提供向心力時(shí)做離心運(yùn)動(dòng)；(2)離心后物體可以做直線運(yùn)動(dòng)，也可以做曲線運(yùn)動(dòng)。第32頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四 物體在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，通常受彈力和重力兩個(gè)力的作用，物體做變速圓周運(yùn)動(dòng)，我們只研究物體在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)的兩種情形，具體情況又可分為以下兩種：第33頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四第34頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四第35頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四 3如圖57

13、6所示，質(zhì)量為m的小球置于正方體的光滑盒子中，盒子的邊長(zhǎng)略大于球的直徑。某同學(xué)拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，已知重力加速度為g，空氣阻力不計(jì)，問(wèn)： (1)要使盒子在最高點(diǎn)時(shí)盒子與小球之間恰好無(wú)作用力，則該盒子做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的周期為多少？圖576第36頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四思路點(diǎn)撥解答本題時(shí)應(yīng)注意以下兩點(diǎn)：(1)小球沿半徑方向的合力提供向心力。(2)小球沿運(yùn)動(dòng)方向的加速度為零。第37頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四第38頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四 設(shè)小球受盒子右側(cè)面的作用力為F，受上側(cè)面的作

14、用力為FN，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律知在水平方向上有Fma4mg， 在豎直方向上有FNmg0，即FNmg， F為正值，F(xiàn)N為負(fù)值，所以小球?qū)凶拥挠覀?cè)面和下側(cè)面有作用力，大小分別為4mg和mg。第39頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四第40頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四1(對(duì)應(yīng)要點(diǎn)一)鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑r是由地形決定的。彎道處要求外軌比內(nèi)軌高，其內(nèi)外軌高度差h的設(shè)計(jì)不僅與r有關(guān)，還與火車在彎道上的行駛速率v有關(guān)。下列說(shuō)法正確的是 ()Av一定時(shí)，r越小，要求h越大Bv一定時(shí)，r越大，要求h越大Cr一定時(shí)，v越小，要求h越大Dr一定時(shí)，v越大，要求h越大

15、第41頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四答案：AD第42頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四2(對(duì)應(yīng)要點(diǎn)二)下列有關(guān)洗衣機(jī)中脫水筒的脫水原理的說(shuō)法正確的是()A水滴受離心力作用而背離圓心方向甩出B水滴受到向心力，由于慣性沿切線方向甩出C水滴受到的離心力大于它受到的向心力，而沿切線方 向甩出D水滴與衣服間的附著力小于它所需要的向心力，于是 水滴沿切線方向甩出第43頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四解析：根據(jù)離心運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)知，水滴的離心現(xiàn)象是由于水滴與衣服間的附著力小于水滴運(yùn)動(dòng)所需要的向心力，即提供的向心力不足，所以水滴沿切線方向甩出

16、，正確選項(xiàng)為D。答案：D第44頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四3(對(duì)應(yīng)要點(diǎn)三)乘坐如圖577所示游樂(lè)園 的過(guò)山車時(shí)，質(zhì)量為m的人隨車在豎直平 面內(nèi)沿圓周軌道運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法正確的是 ()A車在最高點(diǎn)時(shí)人處于倒坐狀態(tài)，全靠保險(xiǎn)帶拉住， 若沒(méi)有保險(xiǎn)帶，人一定會(huì)掉下去B人在最高點(diǎn)時(shí)對(duì)座位仍可能產(chǎn)生壓力，但壓力一定 小于mgC人在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)的向心加速度大小相等D人在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)座位的壓力大于mg圖577第45頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四答案：D第46頁(yè)，共50頁(yè)，2022年，5月20日，9點(diǎn)45分，星期四4(對(duì)應(yīng)要點(diǎn)三)如圖578所示，細(xì)桿的一端與一小球相連，可繞過(guò)O點(diǎn)的水平軸自