生活中的圓周運(yùn)動(dòng) 課件

生活中的圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)回顧物體做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，受力有何共同點(diǎn)物體要受到指向圓心的向心力向心力的特點(diǎn)方向：總是指向圓心大小：分析做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受力情況OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mg飛機(jī)轉(zhuǎn)彎:GNFnF“供需”平衡物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)提供物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的力物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的力向心力公式的理解=從“供”

“需”兩方面研究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體車輛轉(zhuǎn)彎（1）自行車（或摩托車）轉(zhuǎn)彎我們?cè)隍T自行車轉(zhuǎn)彎時(shí)，有向外滑出的趨勢(shì)，地面對(duì)自行車有指向內(nèi)側(cè)的靜摩擦力F1，這個(gè)靜摩擦力提供自行車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力。根據(jù)向心力公式有從公式中可以看出，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力與轉(zhuǎn)彎時(shí)的速率及半徑有關(guān)，如果轉(zhuǎn)彎時(shí)的速率過大，靜摩擦力不能滿足轉(zhuǎn)彎需要思考：摩托車轉(zhuǎn)彎時(shí)車身為什么要適當(dāng)傾斜？

2)摩托車轉(zhuǎn)彎（3）汽車轉(zhuǎn)彎在水平路面上轉(zhuǎn)彎，汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力也來源于地面的靜摩擦力，根據(jù)向心力公式有轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力與轉(zhuǎn)彎時(shí)的速率及半徑有關(guān)，如果轉(zhuǎn)彎時(shí)的速率過大，靜摩擦力不能滿足轉(zhuǎn)彎需要

車受重力mg及路面的彈力FN作用．這兩個(gè)力的合力F水平并指向圓周彎道的圓心，充當(dāng)向心力，由圖可知:F＝mgtanθ依據(jù)牛頓第二定律有

mgtanθ＝汽車在傾斜路面上拐彎生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

◆圓周運(yùn)動(dòng)(Circularmotion)鐵路的彎道火車車輪的構(gòu)造火車車輪有突出的輪緣FNFG鐵路的彎道生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

◆圓周運(yùn)動(dòng)(Circularmotion)(1)內(nèi)外軌道一樣高時(shí)轉(zhuǎn)彎火車車輪受三個(gè)力：重力、支持力、外軌對(duì)輪緣的彈力.外軌對(duì)輪緣的彈力F提供向心力F=F向由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的,且由于火車質(zhì)量很大,故輪緣和外軌間的相互作用力很大,易損壞鐵軌.怎么辦?鐵路的彎道生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

◆圓周運(yùn)動(dòng)(Circularmotion)(2)外軌高內(nèi)軌低時(shí)轉(zhuǎn)彎h、r越大,火車轉(zhuǎn)彎越安全GFnNhLθθ此為火車轉(zhuǎn)變時(shí)的安全速度r思考:(1)如果v行駛>v安全,情況如何?(2)如果v行駛<v安全,情況如何?θ很小時(shí),sinθ=tanθ當(dāng)v=v0時(shí)：當(dāng)v>v0時(shí)：當(dāng)v<v0時(shí)：輪緣不受側(cè)向壓力輪緣受到外軌向內(nèi)的擠壓力,外軌易損壞。輪緣受到內(nèi)軌向外的擠壓力,內(nèi)軌易損壞。F彈F彈生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

◆圓周運(yùn)動(dòng)(Circularmotion)(1)內(nèi)外軌高度相同時(shí),轉(zhuǎn)彎所需的向心力由___________________提供.(2)外軌高度高于內(nèi)軌，火車按設(shè)計(jì)速度行駛時(shí)，火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力由________________提供.火車實(shí)際行駛速度大于設(shè)計(jì)速度時(shí),其轉(zhuǎn)彎所需的向心力由_______________________________提供.(3)若兩軌間距為L(zhǎng)，外軌比內(nèi)軌高h(yuǎn)，軌道轉(zhuǎn)彎半徑為r,則此處軌道的設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)彎速度為___________.1.火車轉(zhuǎn)彎外軌對(duì)輪緣的側(cè)壓力重力和彈力的合力重力、彈力的合力和外軌對(duì)輪緣的側(cè)壓力生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

◆圓周運(yùn)動(dòng)(Circularmotion)(1)路面水平時(shí)轉(zhuǎn)彎所需的向心力由________________力提供，若轉(zhuǎn)彎半徑為r，路面與車輪之間的最大靜摩擦力為車重的k倍，汽車轉(zhuǎn)彎的最大速度為_____________。(2)高速公路的轉(zhuǎn)彎處,公路的外沿設(shè)計(jì)的比內(nèi)沿略高,若汽車以設(shè)計(jì)速度轉(zhuǎn)彎時(shí),汽車轉(zhuǎn)彎的向心力由_______________________提供.2．汽車轉(zhuǎn)彎靜摩擦力重力和彈力的合力二、豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

◆圓周運(yùn)動(dòng)(Circularmotion)FN

根據(jù)上面的分析可以看出，汽車行駛的速度越大，汽車對(duì)橋的壓力越小。試分析一下，當(dāng)汽車的速度不斷增大時(shí)，會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生呢？由上式可知，v增大時(shí)，F(xiàn)N減小.當(dāng)時(shí)，F(xiàn)N=0；當(dāng)時(shí)，汽車將脫離橋面，發(fā)生危險(xiǎn).拱形橋和凹形橋當(dāng)1.求汽車以速度v過半徑為r的拱橋時(shí)對(duì)拱橋的壓力？【解】G和N的合力提供汽車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由牛頓第二定律得：可見汽車的速度越大對(duì)橋的壓力越小。NG時(shí)汽車對(duì)橋的壓力為零。（臨界速度）由于ａ豎直向下，屬失重現(xiàn)象。當(dāng)v大于v臨界時(shí)，汽車做什么運(yùn)動(dòng)？平拋運(yùn)動(dòng)汽車過橋問題瀘定橋2.求汽車過凹形路段最低點(diǎn)時(shí)對(duì)路面的壓力？NG【解】G和N的合力提供汽車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由牛頓第二定律得：可見汽車的速度越大對(duì)橋的壓力越大。由于a豎直向上，屬超重現(xiàn)象。生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

◆圓周運(yùn)動(dòng)(Circularmotion)拱形橋和凹形橋FN=G繩球模型如圖所示，小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)過最高點(diǎn)情況，軟繩（或軌道）對(duì)小球只能產(chǎn)生拉力（或壓力）的作用，小球在最高點(diǎn)時(shí)二、豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)F=rvm2提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力當(dāng)“供”“需”平衡時(shí)，物體做圓周運(yùn)動(dòng)eg1.一輛卡車在丘陵地勻速行駛,地形如圖所示,由于輪胎太舊,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段應(yīng)是()A.a處

B.b處

C.c處

D.d處生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

◆圓周運(yùn)動(dòng)(Circularmotion)拱形橋和凹形橋abcdDeg2.一輛質(zhì)量為4t的汽車駛過半徑為50m的凸形橋面時(shí),始終保持5m/s的速率.汽車所受的阻力為車對(duì)橋面壓力的0.05倍.通過橋的最高點(diǎn)時(shí)汽車牽引力是多少N.(g=10m/s2)比較三種橋面受力的情況N=GGGGNNNvFNG

FN>G，即汽車對(duì)橋的壓力大于其所受重力，處于超重狀態(tài)。

1、汽車過凹橋時(shí)，在最低點(diǎn)時(shí)，車對(duì)凹橋的壓力怎樣？二、拱形橋vGFN

FN<G

即汽車對(duì)橋的壓力小于其所受重力，處于失重狀態(tài)。

2、汽車過凸橋時(shí)，在最高點(diǎn)時(shí)，車對(duì)凸橋的壓力又怎樣？二、拱形橋

當(dāng)汽車行駛速度越大，汽車對(duì)橋面的壓力越小。當(dāng)時(shí)，壓力FN為零。處于完全失重狀態(tài)。汽車脫離橋面，做平拋運(yùn)動(dòng).

3、若汽車的運(yùn)動(dòng)速度變大，壓力如何變化？二、拱形橋三：航天器中的失重現(xiàn)象航天員在航天器中繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，航天只受地球引力，引力為他提供了繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力F=mv2/R,所以處于失重狀態(tài)mg=mv2/R由此可以得出v=(Rg)1/2做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于本身的慣性，總有沿著圓周切線方向飛去的傾向.當(dāng)F=0時(shí)，物體沿切線方向飛出四離心運(yùn)動(dòng)1.離心運(yùn)動(dòng)：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合力突然消失，或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。2.物體作離心運(yùn)動(dòng)的條件：F合

<F向心力思考問題？F合

=F向心力做什么運(yùn)動(dòng)？F合

=0

做什么運(yùn)動(dòng)？F合

＜F向心力做什么運(yùn)動(dòng)？F合

＞F向心力做什么運(yùn)動(dòng)？圓周近心切線遠(yuǎn)離離心運(yùn)動(dòng)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力消失或不足以提供所需的向心力時(shí)，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)叫做離心運(yùn)動(dòng)3.說明：物體做離心運(yùn)動(dòng)的根本原因是“慣性”造成的4.離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用1）、離心干燥器2）、洗衣機(jī)脫水桶3）、用離心機(jī)把體溫計(jì)的水銀柱甩回下面的液泡內(nèi)4.離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用4）、制作“棉花”糖5.、離心運(yùn)動(dòng)的防止：1）、在水平公路上行駛的汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)vF<mvr2F汽車

在水平公路上行駛的汽車，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力是由車輪與路面的靜摩擦力提供的。如果轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過大，所需向心力F大于最大靜摩擦力Fmax，汽車將做離心運(yùn)動(dòng)而造成交通事故。因此，在公路彎道處，車輛行駛不允許超過規(guī)定的速度。5.、離心運(yùn)動(dòng)的防止2、高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪等做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于本身的慣性，總有沿著圓周切線方向飛去的傾向.小結(jié)

當(dāng)F=mω2r時(shí)，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)F=0時(shí)，物體沿切線方向飛出當(dāng)F＜mω2r時(shí)，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心當(dāng)F＞mω2r時(shí)，物體逐漸靠近圓心常見的離心干燥器等都是利用離心運(yùn)動(dòng)。向心、圓周、離心運(yùn)動(dòng)“供”“需”是否平衡決定物體做何種運(yùn)動(dòng)供提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的力需物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的力F=勻速圓周運(yùn)動(dòng)F<離心運(yùn)動(dòng)F>向心運(yùn)動(dòng)1、要使原來做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體做離心運(yùn)動(dòng)，可以怎么辦？A、提高轉(zhuǎn)速，使所需的向心力大于能提供的向心力B、減小或消失合外力思考并討論（三）離心現(xiàn)象（三）離心現(xiàn)象eg1.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.減輕火車輪子擠壓外軌B.減輕火車輪子擠壓內(nèi)軌C.使火車車身傾斜，利用重力和支持力的合力提供轉(zhuǎn)彎所需向心力D.限制火車向外脫軌鐵路的彎道生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

◆圓周運(yùn)動(dòng)(Circularmotion)ACD鐵路的彎道生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

◆圓周運(yùn)動(dòng)(Circularmotion)eg2.若火車按鐵路規(guī)定速率轉(zhuǎn)彎時(shí),內(nèi)、外軌對(duì)車輪皆無側(cè)向壓力,則下列說法中正確的是（）A.當(dāng)火車以小于規(guī)定速率轉(zhuǎn)彎時(shí),僅內(nèi)軌對(duì)車輪有側(cè)壓力B.當(dāng)火車以大于規(guī)定速率轉(zhuǎn)彎時(shí),僅外軌對(duì)車