物理 第五章 曲线运动 第7节 生活中的圆周运动 新人教版必修2 .ppt

5.7 生活中的圆周运动生活中的圆周运动1、向心力的特点：、向心力的特点：2、向心力的作用：、向心力的作用：方向始终指向圆心，与速度方向始终指向圆心，与速度垂直。垂直。改变速度的方向。改变速度的方向。4、向心力的来源：、向心力的来源：3、向心力的大小：、向心力的大小：可以由几个力的合力、某一个可以由几个力的合力、某一个力或某一个力的分力来提供。力或某一个力的分力来提供。Fn=m2Rv2Rm知 识 准 备：思考与讨论：在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力的作用？这几个力的关系如何？的作用？这几个力的关系如何？轮缘轮缘车轮的构造思考与讨论：1、火车转弯时是在做什么运动？、火车转弯时是在做什么运动？2、是什么力提供向心力？、是什么力提供向心力？G外轨外轨内轨内轨FN外轨对轮缘的弹力提供向心力外轨对轮缘的弹力提供向心力铁路的弯道内外轨一样高思考：思考：靠这种办法得到的向心力缺点是什么？靠这种办法得到的向心力缺点是什么？如何解决这一实际问题？如何解决这一实际问题？OF铁路的弯道外轨高于内轨解决方案解决方案铁路的弯道外轨高于内轨方案剖析方案剖析1、轨道分析、轨道分析FNGOF合合铁路的弯道外轨高于内轨方案剖析方案剖析2、受力分析、受力分析1、轨道分析、轨道分析F合合mg tan3、速度分析、速度分析v gR tan F合合 Fn火车转弯时所火车转弯时所需的向心力需的向心力Fn=m v2R讨论：讨论：如果火车在转弯处的速度不等于规定的如果火车在转弯处的速度不等于规定的 速度会发生怎样的情况？速度会发生怎样的情况？2 2、当当 v gR tan 时时：1 1、当当 v gR tan 时时：GFN轮缘受到外轨向内的弹力轮缘受到外轨向内的弹力GFNFF轮缘受到内轨向外的弹力轮缘受到内轨向外的弹力铁路的弯道外轨高于内轨挤压轮缘分析挤压轮缘分析OO上海国际赛车场赛道转弯1、赛车道转弯处的特点、赛车道转弯处的特点？2、为何要这样设计？、为何要这样设计？公路转弯上海南浦大桥崇明长江大桥凹形路面拱形桥拱形桥凹形桥凹形桥转化模型F压压FNmg水平桥水平桥拱形桥拱形桥凹形桥凹形桥汽车过桥汽车过桥1、汽车质量为、汽车质量为m，通过，通过桥最高点速度为桥最高点速度为v，桥半，桥半径为径为R，则在最高点汽，则在最高点汽车对桥的压力为多大？车对桥的压力为多大？2、汽车质量为、汽车质量为m，通过，通过桥最低点速度为桥最低点速度为v，桥半，桥半径为径为R，则在最低点汽，则在最低点汽车对桥的压力为多大？车对桥的压力为多大？汽车质量为汽车质量为m，通过桥，通过桥最高点速度为最高点速度为v，桥半径，桥半径为为R，则在最高点汽车，则在最高点汽车对桥的压力为多大？对桥的压力为多大？mgFNFn=m v2R解：解：F合合mgFNv2R mgFNmv2R FN mgm由牛顿第三定律得由牛顿第三定律得v2RF压压mgmFN mg 失重状态失重状态若汽车通过拱若汽车通过拱桥的速度增大，桥的速度增大，会出现什么情会出现什么情况？况？汽车过桥拱形桥v2RmgmmgFN当当FN=0 时，出现飞车现象，汽车做时，出现飞车现象，汽车做平抛运动平抛运动，汽车及其中的物体处于汽车及其中的物体处于完全失重完全失重状态。状态。v gRv2RFN mgm汽车过桥拱形桥汽车质量为汽车质量为m，通过桥，通过桥最低点速度为最低点速度为v，桥半，桥半径为径为R，则在最低点汽，则在最低点汽车对桥的压力为多大？车对桥的压力为多大？解：解：F合合FNmgv2R FN mg+m由牛顿第三定律得由牛顿第三定律得v2RF压压mg+mv2R FNmgmFN mg 超重状态超重状态FNmgFn=m v2R汽车过桥凹形桥拱形桥拱形桥凹形桥凹形桥转化模型失重失重超重超重学以致用学以致用学以致用乘坐如图所示游乐园的过山车时，乘坐如图所示游乐园的过山车时，质量为质量为m的人随车在竖直平面内沿的人随车在竖直平面内沿圆周轨道运动，正确的是（圆周轨道运动，正确的是（）A、人在最高点和最低点时的向心、人在最高点和最低点时的向心 加速度相等加速度相等B、车在最高点时人处于倒坐状态，、车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，若没有保险带，人一定会掉下去全靠保险带拉住，若没有保险带，人一定会掉下去C、人在最低点时对座位的压力大于、人在最低点时对座位的压力大于mgC学以致用2 2、汽车过桥汽车过桥1 1、铁路的弯道、铁路的弯道F合合mg tanFn=m v2Rv gR tan 凹形桥：凹形桥：超重超重v2RF压压mg+m 凸形桥：凸形桥：失重失重 v2RF压压mgm课堂小结：水平面圆周运动水平面圆周运动竖直面圆周运动竖直面圆周运动课后思考