高中物理 5-7 生活中的圆周运动同步课件 新人教版必修2.ppt

v第七节生活中的圆周运动1学会分析圆周运动的方法，会分析弯道、拱形桥等实际的例子2知道竖直面内圆周运动中的超重、失重现象3知道什么是离心现象，知道物体做离心运动的条件v一、铁路的弯道v1火车转弯时的特点：火车转弯时实际是在做圆周运动，因而具有 ，需要v2向心力的来源v(1)如果转弯处内外轨一样高，则由 提供向心力，这样，铁轨和车轮极易受损向心加速度向心加速度向心力向心力外轨道对轮缘的弹力外轨道对轮缘的弹力v(2)如果转弯处外轨略高于内轨，火车转弯时火车受力如图所示，此时铁轨对火车的支持力不再是竖直的，而是 ，它与重力的合力指向 ，为火车转弯提供了一部分向心力，减轻了轮缘与外轨的挤压适当设计内外轨的高度差，火车以规定的速度行驶时，转弯时所需的向心力几乎完全由 来提供斜向弯道内侧斜向弯道内侧圆心圆心重力与支持力的合力重力与支持力的合力重力重力 支持力支持力 mgFN 小于小于 FNmg 大于大于 mgFN 完全失重完全失重 无压力无压力 v2对失重现象的认识v航天器内的任何物体都处于 状态，但并不是物体不受重力正因为受到重力作用才使航天器连同其中的乘员 v四、离心运动v1 定 义：物 体 沿 切 线 飞 出 或 做 逐 渐 的运动v2原因：向心力突然消失或外力不足以提供所需 完全失重完全失重做圆周运动做圆周运动远离圆心远离圆心向心力向心力v洗好的衣服放在洗衣机脱水筒时，水并不会自动脱出，只有当洗衣筒高速转动时，湿衣服的水才会脱出为什么？从衣服上脱出的小水珠怎样运动？v提示：当脱水筒高速转动时，湿衣服在筒内做圆周运动当衣服与水之间的黏附力不足以提供向心力时，水珠做离心运动，水珠脱离衣服做离心运动的水珠沿圆周切线飞出一、火车转弯1火车弯道的建设特点在实际的火车转弯处，让外轨高于内轨，如图所示v2明确圆周平面 v虽然外轨高于内轨，但整个外轨是等高的，整个内轨是等高的因而火车在行驶的过程中，重心的高度不变，即火车重心的轨迹在同一水平面内故火车的圆周运动平面是水平面，而不是斜面即火车的向心加速度和向心力均是沿水平面而指向圆心v3速度与轨道压力的关系v(1)当火车行驶速度v等于规定速度v0时，所需向心力仅由重力和弹力的合力提供，此时内外轨道对火车无挤压作用v(2)当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时，火车所需向心力不再仅有重力和弹力的合力提供，此时内外轨道对火车轮缘有挤压作用，具体情况如下：v当火车行驶速度vv0时，外轨道对轮缘有侧压力v当火车行驶速度vv0时，内轨道对轮缘有侧压力v二、汽车过拱形桥和凹形桥的比较内容项目汽车过拱形桥汽车过凹形桥受力分析v三、对离心运动的理解v1离心运动的实质v离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象，它的本质是物体惯性的表现做圆周运动的物体，总是有沿着圆周切线飞出去的趋向，之所以没有飞出去，是因为受到向心力作用的缘故从某种意义上说，向心力的作用是不断地把物体从圆周运动的切线方向拉到圆周上来一旦作为向心力的合外力突然消失，物体就会沿切线方向飞出去v2物体做离心运动的条件：做圆周运动的物体，一旦提供向心力的外力突然消失，或者外力不能提供足够的向心力时，物体做远离圆心的运动，即离心运动v3离心运动的受力特点：物体做离心运动并不是物体受到离心力作用，而是由于外力不能提供足够的向心力所谓“离心力”也是由效果命名的，实际并不存在铁路转弯处的圆弧半径是300 m，轨距是1 435 mm，规定火车通过该弯道时的速度是72 km/h，求内外轨的高度差该是多大，才能使铁轨不受轮缘的挤压v解析：若火车在转弯时不与轨道挤压，火车所受的重力和轨道对火车的支持力的合力提供向心力，火车转弯平面是水平面v火车的受力如图所示，作平行四边形，根据牛顿第二定律有：v答案：0.195 mv答案：Cv 如图所示，质量m2.0104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为20 m如果桥面承受的压力不得超过3.0105 N，则：v(1)汽车允许的最大速度是多少？v(2)若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？(g取10 m/s2)v答案：(1)10 m/s(2)105Nv【针对训练】2.一辆质量为4 t的汽车驶过一半径为50 m的凸形桥面时，始终保持5 m/s的速率，汽车所受的阻力为车与桥面压力的0.05倍，求通过桥的最高点时汽车的牵引力是多大？(g取10 m/s2)v答案：1 900 N误区：忽视圆周运动中的超重与失重现象导致错解v【正确答案】Bv【误区警示】本题易误认为支持力FNmg，而FfFN，而错选A.要注意物体通过凹形轨道最低点时，FNmg，而通过凸形轨道最高点时，FNmg.