【課件】生活中的圓周運(yùn)動(dòng)+課件高一下學(xué)期物理人教版（2019）必修第二冊(cè)

生活中的圓周運(yùn)動(dòng)1.火車拐彎2.汽車過(guò)拱形橋3.航天器的失重現(xiàn)象4.離心運(yùn)動(dòng)2.物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，必須有力提供1.向心力是按效果命名的力向心力3.向心力的特點(diǎn)：方向：隨時(shí)改變，總是指向圓心作用效果：只改變速度的方向向心力是合力大?。褐R(shí)回顧火車車輪有突出的輪緣重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎GFNF外軌對(duì)輪緣的彈力火車在水平軌道（內(nèi)外軌道一樣高）上轉(zhuǎn)彎時(shí)，所需的向心力由誰(shuí)提供？?jī)?nèi)軌外軌重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎θFNGOF合θ火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力的方向是在水平方向上還是在與斜面平行的方向上？在轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎OGFNF合θθF合＝mgtanθ火車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力Fn

=

m

v2Rv＝gRtanθ

若火車的速度大于或小于這個(gè)值時(shí)，軌道對(duì)輪緣有擠壓?jiǎn)幔?/p>

軌道對(duì)輪緣無(wú)擠壓，此時(shí)火車的速度為多大？重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎2.當(dāng)v＜gRtanθ

：1.當(dāng)v＞gRtanθ

：GFNθ輪緣受到外軌擠壓的彈力GFNθFF輪緣受到內(nèi)軌擠壓的彈力重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎速度過(guò)大擠壓外軌速度過(guò)小擠壓內(nèi)軌

賽道的設(shè)計(jì)重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎類似的案例室內(nèi)自行車賽重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎類似的案例旋轉(zhuǎn)飛椅

重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎類似的案例小球在漏斗里做圓周運(yùn)動(dòng)圓錐擺重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎重點(diǎn)一：火車轉(zhuǎn)彎類似的案例1、火車以半徑R=900m轉(zhuǎn)彎，火車質(zhì)量為8×105kg，速度為30m/s，火車軌距l(xiāng)=1.4m，要使火車通過(guò)彎道時(shí)僅受重力與軌道的支持力，軌道應(yīng)該墊的高度h？（θ

較小時(shí)tan

θ=sinθ

）FNmgFθh由力的關(guān)系得：由向心力公式得：由幾何關(guān)系得：解：=0.14m課后練習(xí)處理圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題的基本思路：1）找到圓周運(yùn)動(dòng)的圓平面，確定圓心找到半徑2）受力分析，找到向心力的來(lái)源；3）利用三角函數(shù)聯(lián)立求解重點(diǎn)二：汽車過(guò)橋拱形橋水平橋凹形橋FN＝mg黃石長(zhǎng)江大橋當(dāng)時(shí)汽車對(duì)橋的壓力為零。（臨界速度）1.求汽車以速度v過(guò)半徑為r的拱橋最高點(diǎn)時(shí)對(duì)拱橋的壓力？【解】G和FN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(jiàn)汽車的速度越大對(duì)橋的壓力越小。NG當(dāng)ｖ大于ｖ臨界時(shí)，汽車做什么運(yùn)動(dòng)？飛離橋面做平拋運(yùn)動(dòng)！由于加速度ａ豎直向下，屬失重現(xiàn)象。m重點(diǎn)二：汽車過(guò)橋?yàn)o定橋FNG【解】G和FN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(jiàn)汽車的速度v越大，對(duì)橋的壓力越大。由于加速度ａ的方向豎直向上，屬超重現(xiàn)象。m2.求汽車過(guò)凹形路段最低點(diǎn)時(shí)對(duì)路面的壓力？重點(diǎn)二：汽車過(guò)橋用模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析注意觀察指針的偏轉(zhuǎn)大小重點(diǎn)二：汽車過(guò)橋失重超重FN=G重點(diǎn)二：汽車過(guò)橋1.一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abcdD課后練習(xí)2.如圖所示，汽車以一定的速度經(jīng)過(guò)一個(gè)圓弧形橋面的頂點(diǎn)時(shí)，關(guān)于汽車的受力及汽車對(duì)橋面的壓力情況，以下說(shuō)法正確的是()（多選）A.在豎直方向汽車受到三個(gè)力：重力、橋面的支持力和向心力B.在豎直方向汽車只受兩個(gè)力：重力和橋面的支持力C.汽車對(duì)橋面的壓力小于汽車的重力D.汽車對(duì)橋面的壓力大于汽車的重力BC

課后練習(xí)

地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑.會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度時(shí)，地面對(duì)車的支持力是零？這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少？……

此描述中的情景其實(shí)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，不過(guò)不是在汽車上，而是在航天飛機(jī)中．

思考與討論1.航天器在發(fā)射升空（加速上升）時(shí)，航天員處在超重還是失重狀態(tài)？2.航天器在軌道正常運(yùn)行（繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)）時(shí)，航天員處在超重還是失重狀態(tài)？超重FNmga?FN－mg＝maFN＞mg重點(diǎn)三：航天器中的失重現(xiàn)象v2rFN

＝mg－m

航天器繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假設(shè)它的線速度的大小為v，軌道半徑近似等于地球半徑R，航天員受到的地球引力近似等于他在地面測(cè)得的體重mg.失重v＝gR當(dāng)時(shí)，座艙對(duì)航天員的支持力FN＝0，航天員處于完全失重.v2Rmg－FN＝m有人把航天器失重的原因說(shuō)成是它離地球太遠(yuǎn)，從而擺脫了地球引力，這種說(shuō)法對(duì)嗎？

正是由于地球引力的存在，才使航天器連同其中的人和物體繞地球做圓周運(yùn)動(dòng).重點(diǎn)三：航天器中的失重現(xiàn)象分析下面視頻中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因（條件）？重點(diǎn)四：離心運(yùn)動(dòng)OF合=

mω2r，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)F合＜mω2r，物體做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)F

合=0

，物體沿切線方向飛出遠(yuǎn)離圓心1.定義：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)所需的向心力時(shí)，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).<重點(diǎn)四：離心運(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2、向心(近心)運(yùn)動(dòng)F>mrω2

做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力大于物體所需的向心力時(shí)（F合>Fn），就做逐漸靠近圓心的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)就叫做向心(近心)運(yùn)動(dòng)。重點(diǎn)四：離心運(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3.物體作離心運(yùn)動(dòng)的條件：Fn>F供

Fn=F需=F供

做什么運(yùn)動(dòng)？圓周重點(diǎn)四：離心運(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

Fn=F需=0

做什么運(yùn)動(dòng)？直線

Fn=F需>F供

做什么運(yùn)動(dòng)？離心

Fn=F需<F供

做什么運(yùn)動(dòng)？近心重點(diǎn)四：離心運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用與防止洗衣機(jī)脫水時(shí)利用離心運(yùn)動(dòng)把附著在物體上的水分甩掉；紡織廠也用這樣的方法使棉紗、毛線、紡織品干燥。①洗衣機(jī)脫水重點(diǎn)四：離心運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用②醫(yī)務(wù)人員用離心機(jī)分離血液借助離心機(jī)，醫(yī)務(wù)人員可以從血液中分離出血漿和紅細(xì)胞③棉花糖的制作小朋友愛(ài)吃的“棉花糖”

的制作方法也應(yīng)用了離心運(yùn)動(dòng)的原理。重點(diǎn)四：離心運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用④無(wú)縫鋼管在煉鋼廠中，把熔化的鋼水澆入圓柱形模子，模子沿圓柱的中心軸線高速旋轉(zhuǎn)。鋼水由于離心運(yùn)動(dòng)趨于周壁，冷卻后就形成無(wú)縫鋼管。重點(diǎn)四：離心運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用1.要使原來(lái)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體作離心運(yùn)動(dòng)，該怎么辦？供＝需供<需提高轉(zhuǎn)速，使所需向心力增大到大于物體所受合外力減小合外力或使其消失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)所需的力重點(diǎn)四：離心運(yùn)動(dòng)OF靜v

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(guò)大，所需向心力Fn大于最大靜摩擦力Fmax

（Fmax不足以提供向心力），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(guò)規(guī)定的速度.當(dāng)時(shí)，汽車做離心運(yùn)動(dòng)

Fmax＜m

v2r重點(diǎn)四：離心運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)的防止

高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪等，都不得超過(guò)允許的最大轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，砂輪、飛輪內(nèi)部分子間的相互作用力不足以提供所需向心力，離心運(yùn)動(dòng)會(huì)使它們破裂，釀成事故.OFv高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪重點(diǎn)四：離心運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)的防止要防止離心現(xiàn)象發(fā)生，該怎么辦？供＝需供<需思考討論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)所需的力減小物體運(yùn)動(dòng)的速度，使物體作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力減小.增大合外力，使其達(dá)到物體作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力.1、如圖所示，質(zhì)量可以不計(jì)的細(xì)桿的一端固定著一個(gè)質(zhì)量為m的小球，另一端能繞光滑的水平軸O轉(zhuǎn)動(dòng)。讓小球在豎直平面內(nèi)繞軸O做半徑為l

的圓周運(yùn)動(dòng)，小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的線速度大小為v。下列說(shuō)法中正確的是()

A.

v不能小于B.

v＝

時(shí)，小球與細(xì)桿之間無(wú)彈力作用時(shí)，小球與細(xì)桿之間的彈力隨v增大而增大C.

v大于時(shí)，小球與細(xì)桿之間的彈力隨v減小而增大D.

v小于BCD練習(xí)鞏固2．雜技演員表演“水流星”，在長(zhǎng)為L(zhǎng)＝1.6m的細(xì)繩的一端，系一個(gè)與水的總質(zhì)量為m＝0.5kg的盛水容器，以繩的另一端為圓心，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示。若“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速率為4m/s，則下列說(shuō)法正確的是(取g＝10m/s2)(

)A．“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，沒(méi)有水從容器中流出B．“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，繩的拉力及容器底部受到的壓力均為零C．“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用D．“水流星”通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，繩子的拉力大小為5NAB練習(xí)鞏固

3.質(zhì)量為m的小球，用一條繩子系著在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，小球到最高點(diǎn)時(shí)的速度為v，到達(dá)最低點(diǎn)時(shí)的速度為，則小球通過(guò)上述兩位置處時(shí)繩子所受的張力之差是()A.6mgB.5mg

C.4mgD.2mgA例題講解練習(xí)鞏固3.航天器中的失重現(xiàn)象2.小車過(guò)橋1.火車轉(zhuǎn)彎4.離心運(yùn)動(dòng)的利用與防止課堂小結(jié)2、一輛汽車勻速率通過(guò)半徑為R的圓弧拱形路面，關(guān)于汽車的受力情況，下列說(shuō)法正確的是（）A.汽車對(duì)路面的壓力大小不變，總是等于汽車的重力B.汽車對(duì)路面的壓力大小不斷發(fā)生變化，總是小于汽車所受重力C.汽車的牽引力不發(fā)生變化D.汽車的牽引力逐漸變小BD課后練習(xí)1．人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的有

(

)A．可以用天平測(cè)量物體的質(zhì)量B．可以用水銀氣壓計(jì)測(cè)艙內(nèi)的氣壓C．可以用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)拉力D．在衛(wèi)星內(nèi)將重物掛于彈簧測(cè)力計(jì)上，彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為零，但重物仍受地球的引力CD訓(xùn)練鞏固2．下列有關(guān)洗衣機(jī)脫水筒的脫水原理說(shuō)法正確的是(

)A．水滴受離心力作用，而沿背離圓心的方向甩出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，從而沿切線方向甩出D．水滴與衣服間的附著力小于它所需的向心力，于是沿切線方向甩出D訓(xùn)練鞏固4.有一列重為100t的火車，以72km/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400m.(g取10m/s2)

(1)試計(jì)算鐵軌受到的側(cè)壓力；(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θ的正切值.訓(xùn)練鞏固5.有一列重為100t的火車，以72km/h的速率