生活中的圆周运动ppt课件学习教案学习教案.pptx

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1、会计学1生活生活(shnghu)中的圆周运动中的圆周运动ppt课件课件PPT课件课件第一页，共45页。o物体做圆周运动时，必须有力物体做圆周运动时，必须有力(yul)提供提供向心力是按效果命名的力向心力是按效果命名的力向心力向心力第1页/共45页第二页，共45页。提提供供物体做物体做圆周运动的力圆周运动的力物体做圆周运动物体做圆周运动所所需需的力的力从从“供供” “需需”两方面研究生活两方面研究生活(shnghu)中做圆中做圆周运动的物体周运动的物体，由物体受力情况(qngkung)决定由物体的运动情况决定由物体的运动情况决定Frvm2=“供需供需”平衡平衡 物体做圆周运动物体做圆周运动本节课

2、本节课牛顿第二定律牛顿第二定律F=ma的应用的应用第2页/共45页第三页，共45页。生生活活(shnghu)中中的的圆圆周周运运动动 圆周运动(Circular motion)铁路铁路(til)的弯道的弯道火车车轮火车车轮(ch ln)的构造的构造火车车轮有火车车轮有突出的轮缘突出的轮缘背景问题背景问题1 1、火车转弯：、火车转弯：第3页/共45页第四页，共45页。对实际问题进行对实际问题进行(jnxng)抽象提炼并建抽象提炼并建立模型立模型水平轨道模型水平轨道模型弯曲轨道模型弯曲轨道模型火车模型火车模型第4页/共45页第五页，共45页。请思考：列车请思考：列车(lich)的脱轨、翻车事故容易

3、出现在的脱轨、翻车事故容易出现在什么地方？什么地方？铁路铁路(til)的的弯道处弯道处第5页/共45页第六页，共45页。FNFG1、铁路、铁路(til)的弯道的弯道生生活活(shnghu)中中的的圆圆周周运运动动 圆周运动(Circular motion)(1)内外轨道一样(yyng)高时转弯火车车轮受三个力：重火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮力、支持力、外轨对轮缘的弹力缘的弹力.外轨对轮缘的弹力外轨对轮缘的弹力F提供向心力提供向心力F=F向向由于该弹力是由于该弹力是由轮缘和外轨由轮缘和外轨的挤压产生的的挤压产生的,且由于火车质且由于火车质量很大量很大,故轮缘故轮缘和外轨间的相和外轨间

4、的相互作用力很大互作用力很大,易损坏铁轨易损坏铁轨.rvmF2怎么办怎么办? ?背景问题背景问题1 1、火车转弯：、火车转弯：第6页/共45页第七页，共45页。铁路铁路(til)的的弯道弯道生生活活(shnghu)中中的的圆圆周周运运动动 圆周运动(Circular motion)(2) 外轨高内轨低时转弯(zhun wn)rvmmg2tanLghrvrvmmg2sinrvmLhmg2GFnNhL此为火车此为火车转弯时的转弯时的设计速度设计速度r思考思考:(1)如果如果v行驶行驶v设计设计,情况如何情况如何?(2)如果如果v行驶行驶v设计设计,情况如何情况如何?很小时很小时,sin,sinta

5、ntan背景问题背景问题1 1、火车转弯：、火车转弯：第7页/共45页第八页，共45页。F弹弹F弹弹Lghrv0背景问题背景问题1 1、火车转弯：、火车转弯：铁路铁路弯道弯道处处超速超速是火车脱轨是火车脱轨和翻车的主要原因和翻车的主要原因第8页/共45页第九页，共45页。生生活活(shnghu)中中的的圆圆周周运运动动 圆周运动(Circular motion) 背景问题背景问题2 2：汽车：汽车(qch)(qch)过桥过桥黄石黄石(hun sh)长江大桥长江大桥汽车过桥问题第9页/共45页第十页，共45页。2vGNmr2vNGmr可见汽车的速度可见汽车的速度(sd)(sd)越大对桥的压力越大

6、对桥的压力越小。越小。vgr NGv当当 时汽车对桥的压力为零。（临界速度）时汽车对桥的压力为零。（临界速度）当当大于大于临界临界时，汽车做什么运动？时，汽车做什么运动？汽车过桥问题m泸定桥第10页/共45页第十一页，共45页。2vNGmr2vNGmGrNGvm第11页/共45页第十二页，共45页。生生活活(shnghu)中中的的圆圆周周运运动动 圆周运动(Circular motion)rvmFGN2FN=GrvmGFN2汽车过桥汽车过桥(u qio)问题小结问题小结第12页/共45页第十三页，共45页。eg1.一辆卡车在丘陵地匀速行驶一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示地形如图所示,由由

7、于轮胎太旧于轮胎太旧,途中途中(t zhn)爆胎爆胎,爆胎可能性最大爆胎可能性最大的地段应是的地段应是( ) A. a处处 B. b处处 C. c处处 D. d处处生生活活(shnghu)中中的的圆圆周周运运动动 圆周运动(Circular motion)abcdD可能飞离路面(lmin)的地段应是？当堂练习当堂练习第13页/共45页第十四页，共45页。2022年5月26日星期四15如图如图687所示，汽车所示，汽车(qch)以一定的速度经过一个圆弧以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车形桥面的顶点时，关于汽车(qch)的受力及汽车的受力及汽车(qch)对对桥面的压力情况，以下说法正

8、确的是桥面的压力情况，以下说法正确的是 ( ) 练习A.在竖直方向汽车受到三个力：重力在竖直方向汽车受到三个力：重力(zhngl)、桥面的支持力和向心力、桥面的支持力和向心力B.在竖直方向汽车只受两个力：重力在竖直方向汽车只受两个力：重力(zhngl)和桥面的支持力和桥面的支持力C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力汽车对桥面的压力小于汽车的重力(zhngl)D汽车对桥面的压力大于汽车的重力汽车对桥面的压力大于汽车的重力(zhngl) 第14页/共45页第十五页，共45页。思考思考(sko)与与讨论讨论地球可以看做一个巨大的地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径拱形桥，桥面的半径(bnjng)(

9、bnjng)就是地球的半径就是地球的半径(bnjng)(bnjng)。会。会不会出现这样的情况：速度大不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？之间的压力是多少？思考思考(sko)与讨论与讨论第15页/共45页第十六页，共45页。三：航天器中的失重三：航天器中的失重(sh zhng)现象现象 假设宇宙飞船总质量为M，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径r，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力mg试求座舱(zu cn)对宇航员的

10、支持力为零时飞船的速度多大?通过求解，你可以判断此时的宇航员处于什么状态（超重或失重）。第16页/共45页第十七页，共45页。对宇航员，重力提供向心力：对宇航员，重力提供向心力：mg= mg= mv2/rmv2/r由此可以由此可以(ky)(ky)得出得出vgr 宇航员处于完宇航员处于完全全(wnqun)失重状态失重状态此时此时(c sh)人对座椅人对座椅的压力为零的压力为零第17页/共45页第十八页，共45页。请思考：为什么列车的脱轨请思考：为什么列车的脱轨(tu gu)、翻车事故易、翻车事故易出现在拐弯处呢？出现在拐弯处呢？第18页/共45页第十九页，共45页。做圆周运动的物体，由于本身的惯

11、性，做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线总有沿着圆周切线(qixin)(qixin)方向飞去的方向飞去的倾向倾向. .当当Fn= 0时，物体沿切线时，物体沿切线(qixin)方方向飞出向飞出问题一、刚才见到的事故都是在什么地方问题一、刚才见到的事故都是在什么地方(dfng)发生的？发生的？问题二、你看到这些车子出事故时的侧滑问题二、你看到这些车子出事故时的侧滑或翻滚或翻滚方向方向都有什么样的共同特点？都有什么样的共同特点？请思考请思考第19页/共45页第二十页，共45页。背景问题背景问题4 离心离心(lxn)运动运动F=02FmrFF22Fmr 绳栓着小球在水平面做匀速圆周运动时

12、，小球所需的绳栓着小球在水平面做匀速圆周运动时，小球所需的向心力由形变的绳产生的弹力向心力由形变的绳产生的弹力(tnl)提供。若提供。若m、r、一定，向心力一定，向心力F向向=m2r。若突然松手，小球若突然松手，小球(xio qi)将怎样运动？将怎样运动？若绳的拉力若绳的拉力F小于它做圆周运动的所需的小于它做圆周运动的所需的向心力，小球将怎样运动？向心力，小球将怎样运动？第20页/共45页第二十一页，共45页。四离心四离心(lxn)(lxn)运动运动1.1.离心运动：做圆周运动的物体，在提供的向心离心运动：做圆周运动的物体，在提供的向心力突然消失力突然消失(xiosh)(xiosh)，或者不足

13、以提供圆周运动，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。动。第21页/共45页第二十二页，共45页。2022年5月26日星期四23第22页/共45页第二十三页，共45页。2022年5月26日星期四24用离心机把用离心机把体温计的水体温计的水银柱甩回玻银柱甩回玻璃璃(b l)泡泡内内制作棉花糖的原理：制作棉花糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出离

14、心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，并迅速冷却凝固(nngg)(nngg)，变得，变得纤细雪白，像一团团棉花。纤细雪白，像一团团棉花。第23页/共45页第二十四页，共45页。2022年5月26日星期四25OF静静vOFv 2、防止、防止(fngzh)：汽车转弯，高速砂：汽车转弯，高速砂轮限速等轮限速等第24页/共45页第二十五页，共45页。4.4.离心运动离心运动(yndng)(yndng)的防止：的防止：1）在水平公路(gngl)上行驶的汽车转弯时F mr2F汽车(qch) 在水平公路上行驶的汽车，转弯时在水平公路上行驶的

15、汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过摩擦力提供的。如果转弯时速度过大，所需向心力大，所需向心力F F大于最大静摩擦力大于最大静摩擦力FmaxFmax，汽车将做离心运动而造成交，汽车将做离心运动而造成交通事故。因此，在公路弯道处，车通事故。因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度。辆行驶不允许超过规定的速度。2）高速转动的砂轮、飞轮等）高速转动的砂轮、飞轮等第25页/共45页第二十六页，共45页。供提供提供(tgng)物物体做圆周运动体做圆周运动的力的力需物体做匀速圆周物体做匀速圆周运动所需的力运动所需的力Fn=rvm2圆

16、周运动Fnrvm2向心运动小结小结第26页/共45页第二十七页，共45页。2022年5月26日星期四28二二.拱形桥拱形桥1. 汽车过拱形桥时汽车过拱形桥时,对桥面的压力与重力比较对桥面的压力与重力比较2.圆周运动中的超重、失重情况圆周运动中的超重、失重情况三三.航天器中的失重现象重力提供自身做圆周运动向心力航天器中的失重现象重力提供自身做圆周运动向心力四四.离心运动离心运动1.离心现象的分析离心现象的分析(fnx)与讨论与讨论2.离心运动的应用和防止离心运动的应用和防止 课堂课堂(ktng)小小结结tanvRg临界火车转弯规定火车转弯规定: :v过大时过大时:外侧轨道与轮之间有弹力外侧轨道与

17、轮之间有弹力v过小时过小时:内侧轨道与轮之间有弹力内侧轨道与轮之间有弹力一一.铁路的弯道铁路的弯道 1. 向心力的来源向心力的来源:A外轨高于内轨时外轨高于内轨时,重力与支持力的合力是重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力使火车转弯的向心力B轮缘轮缘 2转弯处的半径和火车运行速度的条件限制转弯处的半径和火车运行速度的条件限制.第27页/共45页第二十八页，共45页。2022年5月26日星期四29处理处理(chl)圆周运动问题的基本思路圆周运动问题的基本思路：1）找到圆周运动的圆平面）找到圆周运动的圆平面(pngmin)，确定圆，确定圆心找到半径心找到半径2）受力分析，找到向心力的）受力分析，找

18、到向心力的来源来源；3）利用）利用向心力公式向心力公式Fn=man列方程求解列方程求解实质是牛顿第二定律实质是牛顿第二定律在圆周运动中的应用在圆周运动中的应用只不过这里的加速度只不过这里的加速度是向心加速度。是向心加速度。第28页/共45页第二十九页，共45页。2022年5月26日星期四30第29页/共45页第三十页，共45页。请问请问(qngwn(qngwn) )：1 1、做匀速圆周运动、做匀速圆周运动(yndng)(yndng)的物体，向心力是的物体，向心力是谁提供的？谁提供的？2 2、竖直、竖直(sh zh)(sh zh)平面内做圆平面内做圆周运动的物体，在最高点和最周运动的物体，在最高

19、点和最低点，向心力是谁提供的？低点，向心力是谁提供的？合力合力第30页/共45页第三十一页，共45页。OmgFNFfOmgFN提供提供(tgng)向心力向心力受力分析受力分析(fnx)FfFN+mg第31页/共45页第三十二页，共45页。GNFnO第32页/共45页第三十三页，共45页。第33页/共45页第三十四页，共45页。拓展拓展(tu zhn)与思考：与思考：汽车汽车(qch)能通过圆形轨道的最高点能通过圆形轨道的最高点吗？吗？R联想联想(linxing)：过山车上的人为什么不会掉下来：过山车上的人为什么不会掉下来第34页/共45页第三十五页，共45页。第35页/共45页第三十六页，共45页。第36页/共45页第三十七页，共45页。第37页/共45页第三十八页，共45页。第38页/共45页第三十九页，共45页。第39页/共45页第四十页，共45页。第40页/共45页第四十一页，共45页。第41页/共45页第四十二页，共45页。第42页/共45页第四十三页，共45页。第43页/共45页第四十四页，共45页。第44页/共45页第四十五页，共45页。