57生活中的圆周运动课件.ppt

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1、圆周运动圆周运动圆周运动圆周运动摩托车飞车走壁摩托车飞车走壁圆周运动圆周运动火车拐弯的时候轨道是什么形状？火车拐弯的时候轨道是什么形状？火车拐弯的运动可以看做什么运动？火车拐弯的运动可以看做什么运动？这个向心力由谁来提供呢？这个向心力由谁来提供呢？一一、铁铁路路的的弯弯道道圆周运动圆周运动火车车轮与铁轨的构造火车车轮与铁轨的构造 踏面踏面（圆锥（圆锥形不是形不是圆柱形）圆柱形）车轴车轴（将火车轮紧紧套在一起，形成轮对）钢轨（轨道）车轮车轮圆周运动圆周运动GFNa a：此时火车车轮受五个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力，：此时火车车轮受五个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力，牵引力，阻力。牵引

2、力，阻力。b b：圆周运动圆周运动圆周运动圆周运动FNGoF圆周运动圆周运动20vFmrn n=tan=Fmg合合0tan=vgrFNGFrvmmg20tan火车以这个速度过弯最理想火车以这个速度过弯最理想圆周运动圆周运动F弹弹0tan=vgr讨论讨论:由由F弹弹向心力变大，合力不足以提供向心力，外向心力变大，合力不足以提供向心力，外轨会给火车一个向里的弹力轨会给火车一个向里的弹力向心力变小，合力大于所需向心力，向心力变小，合力大于所需向心力，内轨会给火车一个向外的弹力内轨会给火车一个向外的弹力圆周运动圆周运动问题：问题：当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进

3、行改 造？内外轨的高度差造？内外轨的高度差h如何确定？如何确定？ tan20mgrvmLhsintanrvmLhmg20grvLh20因为角度很小，所以因为角度很小，所以NFmg 圆周运动圆周运动列车速度过快，造成翻车事故列车速度过快，造成翻车事故圆周运动圆周运动汽车在水平面上转弯时由什么提供向心力？汽车在水平面上转弯时由什么提供向心力？f静静圆周运动圆周运动圆周运动圆周运动赛道的设计圆周运动圆周运动 1 1火车在拐弯时，对于向心力的分析，正确的是火车在拐弯时，对于向心力的分析，正确的是( ( ) ) A A由于火车本身作用而产生了向心力由于火车本身作用而产生了向心力 B B主要是由于内外轨的

4、高度差的作用，车身略有倾斜，车主要是由于内外轨的高度差的作用，车身略有倾斜，车身所受重力的分力产生了向心力身所受重力的分力产生了向心力 C C火车在拐弯时的速度小于规定速度时，内轨将给火车侧火车在拐弯时的速度小于规定速度时，内轨将给火车侧压力，侧压力就是向心力压力，侧压力就是向心力 D D火车在拐弯时的速率大于规定速率时，外轨将给火车侧火车在拐弯时的速率大于规定速率时，外轨将给火车侧压力，侧压力作为火车拐弯时向心力的一部分压力，侧压力作为火车拐弯时向心力的一部分D课堂训练及知识小结课堂训练及知识小结圆周运动圆周运动2火车在某个弯道按规定运行速度火车在某个弯道按规定运行速度40 m/s转弯时，内

5、、外转弯时，内、外轨对车轮皆无侧压力，若火车在该弯道实际运行速度为轨对车轮皆无侧压力，若火车在该弯道实际运行速度为30 m/s，则下列说法中正确的是，则下列说法中正确的是() A仅内轨对车轮有侧压力仅内轨对车轮有侧压力 B仅外轨对车轮有侧压力仅外轨对车轮有侧压力 C内、外轨对车轮都有侧压力内、外轨对车轮都有侧压力D内、外轨对车轮均无侧压力内、外轨对车轮均无侧压力A3一辆赛车以相当高的速度一辆赛车以相当高的速度v0进入一较宽的水平圆进入一较宽的水平圆弧形弯道，设赛车做匀速圆周运动，为了保证顺利通弧形弯道，设赛车做匀速圆周运动，为了保证顺利通过弯道，下列措施可行的是过弯道，下列措施可行的是()A靠

6、近弯道内侧靠近弯道内侧 B靠近弯道外侧靠近弯道外侧 C通过弯道中间通过弯道中间 D通过弯道的什么位置均可通过弯道的什么位置均可B圆周运动圆周运动3铁路转弯处的弯道半径铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定是根据地形决定的弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨的弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差高度差h的设计不仅与的设计不仅与r有关，还与火车在有关，还与火车在弯道上的行驶速率弯道上的行驶速率v有关下列说法正确的有关下列说法正确的是是()Av一定时，一定时，r越小则要求越小则要求h越大越大Bv一定时，一定时，r越大则要求越大则要求h越大越大Cr一定时，一定时，v越小则要求越小则要求h越大越大Dr一定时

7、，一定时，v越大则要求越大则要求h越大越大AD圆周运动圆周运动4 4、一质量为、一质量为m m的汽车沿转弯半径的汽车沿转弯半径为为40m40m的水平公路面转弯的水平公路面转弯, ,若路面若路面对车的最大静摩擦力为车重的对车的最大静摩擦力为车重的0.50.5倍倍, ,为使汽车顺利转弯而不滑动的为使汽车顺利转弯而不滑动的车速最大值多少？车速最大值多少？(g=10m/s(g=10m/s2 2) )圆周运动圆周运动圆周运动圆周运动2NvFGmr-=2NvFG mr=+圆周运动圆周运动汽车过拱形汽车过拱形(凸凸)桥桥圆周运动圆周运动2Nvmg Fmr-=2NvFmg mr=-圆周运动圆周运动vgr=2N

8、vFGmr=-圆周运动圆周运动F牵FNG1G2G f圆周运动圆周运动圆周运动圆周运动三三. .航天器中的失重现象航天器中的失重现象在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中的在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中的宇航员，除了地球引力外，还可能受到宇航员，除了地球引力外，还可能受到飞船座舱对他的支持力飞船座舱对他的支持力FN2NvmgFmr-=2NvFmgmr=-=vgr由由得得当当时时,座舱对他的支持力座舱对他的支持力FN=0,航天员处于完全失重状态航天员处于完全失重状态.视频视频1圆周运动圆周运动 航天器内的任何物体都处于完全失重状航天器内的任何物体都处于完全失重状态，但并不是物体不受重力正因为受到态

9、，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环绕重力作用才使航天器连同其中的乘员环绕地球转动地球转动 失重现象的本质：失重现象的本质：圆周运动圆周运动2Fmrw=0F =2FmrwA 或或圆周运动圆周运动“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动供提供物体做圆周运动的力需物体做匀速圆周运动所需的力F合=rvm2匀速圆周运动F合rvm2向心（近心）运动圆周运动圆周运动 思考讨论：洗衣机的脱水筒是怎样思考讨论：洗衣机的脱水筒是怎样甩干衣服的？甩干衣服的？当衣服放入脱水筒当衣服放入脱水筒(如图所示如图所示)时，随筒一起时，随筒一起做圆周运动，筒壁对衣服的作用力提供向心做圆周运动，筒壁

10、对衣服的作用力提供向心力，而衣服中所含的水所需要的向心力是由力，而衣服中所含的水所需要的向心力是由水与衣服之间的作用力提供的筒的转速很水与衣服之间的作用力提供的筒的转速很高时，衣服对水的作用力不足以提供水随衣高时，衣服对水的作用力不足以提供水随衣服做圆周运动所需要的向心力时，水就做离服做圆周运动所需要的向心力时，水就做离心运动而离开衣服，从而把衣服甩干心运动而离开衣服，从而把衣服甩干圆周运动圆周运动用离心机把体温计的水用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内银柱甩回玻璃泡内当离心机转得比较慢时，缩口的当离心机转得比较慢时，缩口的阻力阻力 F F 足以提供所需的向心力，足以提供所需的向心力，缩口上方

11、的水银柱做圆周运动。缩口上方的水银柱做圆周运动。当离心机转得相当快时，阻力当离心机转得相当快时，阻力 F F 不足以提供所需的向心力，水银不足以提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。柱做离心运动而进入玻璃泡内。圆周运动圆周运动制作制作“棉花棉花”糖的原理：糖的原理： 内筒与洗衣机的脱水内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷较低的外筒，并迅速冷

12、却凝固，变得纤细雪白，却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。像一团团棉花。圆周运动圆周运动汽车转弯时速度过大，会因离心运动造成交通事故汽车转弯时速度过大，会因离心运动造成交通事故圆周运动圆周运动2NvFGmr-=2NvFGmr=+FNF合合G0tan=vgrrvmmgF20tan合grvLh20圆周运动圆周运动航天员处于完全失重状态航天员处于完全失重状态vgr=2=-NvFGmr2Nvmg Fmr-=圆周运动圆周运动 或或2=vFmrn n圆周运动圆周运动1宇航员在围绕地球做匀速圆周运动宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完全失重状态，下列的空间站中处于完全失重状态，下列说法正确的是说法

13、正确的是()A宇航员仍受重力的作用宇航员仍受重力的作用 B宇航员受力平衡宇航员受力平衡C宇航员所受重力等于所需的向心力宇航员所受重力等于所需的向心力D宇航员不受重力的作用宇航员不受重力的作用AC课堂训练课堂训练圆周运动圆周运动2、下列关于离心现象的说法正确的是、下列关于离心现象的说法正确的是()A当物体所受的离心力大于向心力时产生离心当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象现象B做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后，物体将做背离圆心的圆周运动都突然消失后，物体将做背离圆心的圆周运动C做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力做匀速圆周运动的物体

14、，当它所受的一切力都突然消失后，物体将沿切线做匀速直线运动都突然消失后，物体将沿切线做匀速直线运动D做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后，物体将做曲线运动都突然消失后，物体将做曲线运动答案：答案：C圆周运动圆周运动3、市内公共汽车在到达路口转弯前，车市内公共汽车在到达路口转弯前，车内广播中就要播放录音：内广播中就要播放录音：“乘客们请注意，乘客们请注意，前面车辆转弯，请扶好扶手前面车辆转弯，请扶好扶手”，这样可以，这样可以（）（）、提醒包括坐着、站着的全体乘客拉好、提醒包括坐着、站着的全体乘客拉好扶手以免车辆转弯时可能向前倾倒扶手以免车辆转弯

15、时可能向前倾倒、提醒包括坐着、站着的全体乘客拉好、提醒包括坐着、站着的全体乘客拉好扶手以免车辆转弯时可能向后倾倒扶手以免车辆转弯时可能向后倾倒、主要提醒站着的乘客拉好扶手以免车、主要提醒站着的乘客拉好扶手以免车辆转弯时可能向轨道外侧倾倒辆转弯时可能向轨道外侧倾倒、主要提醒站着的乘客拉好扶手以免车、主要提醒站着的乘客拉好扶手以免车辆转弯时可能向轨道内侧倾倒辆转弯时可能向轨道内侧倾倒答案：答案：C圆周运动圆周运动4、在下面所介绍的各种情况中，哪种情况将出现、在下面所介绍的各种情况中，哪种情况将出现超重现象超重现象()荡秋千经过最低点的小孩汽车过凸形桥荡秋千经过最低点的小孩汽车过凸形桥汽车过凹形桥在

16、绕地球做匀速圆周运动的汽车过凹形桥在绕地球做匀速圆周运动的飞船中的仪器飞船中的仪器A BC D答案：答案：B圆周运动圆周运动5、“神舟神舟”七号飞船在稳定飞行，如果宇航员翟七号飞船在稳定飞行，如果宇航员翟志刚要在飞船中做一些物理实验，下面的实验仪志刚要在飞船中做一些物理实验，下面的实验仪器可以正常使用的是器可以正常使用的是_密度计水银气压计物理天平电流密度计水银气压计物理天平电流计电子秤摆钟水银温度计计电子秤摆钟水银温度计答案：答案：（1 1）明确研究对象；）明确研究对象；（2 2）确定在哪个平面做圆周运动）确定在哪个平面做圆周运动, , 找圆心和半径；找圆心和半径；（3 3）确定研究的位置，

17、受力分析）确定研究的位置，受力分析，分析哪些力提供了向心力；，分析哪些力提供了向心力； (4 (4）据牛顿第二定律或向心力公）据牛顿第二定律或向心力公式列方程。式列方程。6 6、汽车通过拱桥颗顶点的速度为、汽车通过拱桥颗顶点的速度为10 10 m ms s时，车对桥的压力为车重的时，车对桥的压力为车重的3/43/4。如果使汽车驶至桥顶时对桥恰无。如果使汽车驶至桥顶时对桥恰无压力，则汽车的速度为压力，则汽车的速度为 ( (） A A、15 m15 ms Bs B、20 m20 ms s C C、25 m25 ms Ds D、30m30ms sB B圆周运动圆周运动7一辆卡车在丘陵地匀速行驶，地形

18、如图所示，一辆卡车在丘陵地匀速行驶，地形如图所示，由于轮胎太旧，途中爆胎，爆胎可能性最大的地由于轮胎太旧，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段应是段应是()Aa处处 Bb处处Cc处处 Dd处处D8质量为质量为25 kg的小孩坐在秋千板上，秋千板离的小孩坐在秋千板上，秋千板离拴绳的横梁拴绳的横梁2.5 m如果秋千板摆动经过最低点的如果秋千板摆动经过最低点的速度为速度为3 m/s，这时秋千板所受的压力是多大？，这时秋千板所受的压力是多大？(取取g10 m/s2)答案：答案：340 N圆周运动圆周运动9、飞行速度为飞行速度为100m/s的飞机在的飞机在高空沿半径为高空沿半径为r=200m的竖直面的竖直面内

19、圆轨道俯冲到最低点时，内圆轨道俯冲到最低点时，m=70kg的飞行员对坐椅的压力的飞行员对坐椅的压力是多大？（是多大？（g=10m/s2）圆周运动圆周运动10、在长为在长为L L的细绳下拴一质量为的细绳下拴一质量为m m的的 小球，绳的上端固定，使小球在小球，绳的上端固定，使小球在 水平面内做匀速圆周运动，把它水平面内做匀速圆周运动，把它 称为圆锥摆称为圆锥摆（1 1）小球）小球A A做匀速圆周运动的向心力做匀速圆周运动的向心力 来源是什么？来源是什么？（2 2）小球做匀速圆周运动的角速度）小球做匀速圆周运动的角速度圆周运动圆周运动水流星水流星过山车过山车圆周运动圆周运动竖直平面内圆周运动的几种

20、模型竖直平面内圆周运动的几种模型1. 绳模型绳模型:物体沿竖直轨道内侧做圆周运动，物体物体沿竖直轨道内侧做圆周运动，物体在细绳作用下在竖直平面内做圆周运动，都是绳模在细绳作用下在竖直平面内做圆周运动，都是绳模型型rvmmgT2 最高点受力分析：最低点受力分析：rvmmgT2 绳模型的绳模型的临界临界问题：问题：过最高点临界条件：绳子和轨道对物体刚好过最高点临界条件：绳子和轨道对物体刚好没有力的作用（重力全部用来提供向心力）没有力的作用（重力全部用来提供向心力）能过最高点条件：能过最高点条件：v vv v临界临界不能过最高点条件：不能过最高点条件：v v v v临界临界得由rmvmg2grv 物

21、体在竖直平面内做圆周运动的物体在竖直平面内做圆周运动的临界速度（最小速度）临界速度（最小速度）圆周运动圆周运动2. 杆模型：物体在竖直放置的光滑细管内杆模型：物体在竖直放置的光滑细管内做圆周运动，物体被一轻杆拉着在竖直平做圆周运动，物体被一轻杆拉着在竖直平面内做圆周运动，都是杆模型面内做圆周运动，都是杆模型rvmFmgN2rvmFmgN2最高点：最高点：若弹力向上，则：若弹力向上，则：若弹力向下，则：若弹力向下，则：最低点：最低点：弹力一定向上，则：弹力一定向上，则：rvmmgFN2当当v v=0=0时，时， F FN N mgmg（向心力为零）（向心力为零）（ F FN N为支持力，方向和指

22、向圆心方向相反为支持力，方向和指向圆心方向相反) ) grv 0 当当 时，时， FN随随v增大而减小，且增大而减小，且mg FN 0( FN仍为支持力仍为支持力)grv 当当 时，时， F FN N =0 =0只有重力提供向心力只有重力提供向心力 grv 当当 时，时， F FN N随随v v增大而增大，且增大而增大，且F FN N 0 0（ F FN N为拉力，方向指向圆心）为拉力，方向指向圆心）临界条件：最高点的临界速度为零临界条件：最高点的临界速度为零如图所示的有杆支承的小球如图所示的有杆支承的小球, ,在竖直平面作圆周运动在竖直平面作圆周运动: : 杆模型的杆模型的临界临界问题：问题

23、：grvrvmmg2rvmFmgN2rvmFmgN2 1. 1. 长度为长度为L L0.5m0.5m的轻质细杆的轻质细杆OAOA，A A端有一端有一质量为质量为m m3.0kg3.0kg的小球，如图所示，小球以的小球，如图所示，小球以O O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率是高点时小球的速率是2.0m2.0ms s，g g取取10m10ms s2 2，则此时细杆则此时细杆OAOA受到（）受到（） A A、6.0N6.0N的拉力的拉力 B B、6.0N6.0N的压力的压力 C C、24N24N的拉力的拉力 D D、24N24N的压力的压力

24、ALOm图5oAB 2 2、长、长L L0.5m0.5m，质量可以忽略的的杆，质量可以忽略的的杆，其下端固定于其下端固定于O O点，上端连接着一个质量点，上端连接着一个质量m m2kg2kg的小球的小球A A，A A绕绕O O点做圆周运动（同图点做圆周运动（同图5 5），在，在A A通过最高点，试讨论在下列两种情况通过最高点，试讨论在下列两种情况下杆的受力：下杆的受力： 当当A A的速率的速率v v1 11m1ms s时时 当当A A的速率的速率v v2 24m4ms s时时Lm图5o oA A 1)16N,竖直向上；竖直向上；2）44N，竖直向，竖直向下下水流星问题：3 3、绳系着装水的桶，在竖直平面内做圆周运、绳系着装水的桶，在竖直平面内做圆周运动，水的质量动，水的质量m=0.5kgm=0.5kg，绳长，绳长=40cm.=40cm.求求（1 1）桶在最高点水不流出的最小速率？）桶在最高点水不流出的最小速率？（2 2）水在最高点速率）水在最高点速率=3m/s=3m/s时水对桶底的压时水对桶底的压力？力？(g(g取取10m/s10m/s2 2) )2m/s, 6.25N圆周运动圆周运动