§5-7生活中的圆周运动.ppt

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1、请根据你的请根据你的生活经验生活经验思考思考 汽车在经过弯道时都会汽车在经过弯道时都会？如果不这样将？如果不这样将可能发生可能发生？你有什么更好的解决方案吗？你有什么更好的解决方案吗？ 你留意过公路急转弯处的路面情况吗？你留意过公路急转弯处的路面情况吗？ 你骑自行车急转弯时身体可能会做怎样的你骑自行车急转弯时身体可能会做怎样的调节？摩托车比赛转弯时，你留意过赛手调节？摩托车比赛转弯时，你留意过赛手身体的姿势吗？身体的姿势吗？分析做圆周运动的物体受力情况分析做圆周运动的物体受力情况OmgFNFfOmgFN提供向心力提供向心力受力分析受力分析FfFN+mgF合“供需供需”平衡平衡 物体做匀速圆周运

2、动物体做匀速圆周运动提提供供物体做匀速物体做匀速圆周运动的力圆周运动的力F合合物体做匀速圆周物体做匀速圆周运动所运动所需需的力的力Fn向心力公式的实际应用向心力公式的实际应用=从从“供供” “需需”两方面两方面研究做圆周运动的研究做圆周运动的物体物体rmvFn21.1.火车转弯：火车转弯： 火车在平直轨火车在平直轨道上匀速行驶时，道上匀速行驶时，所受的合力等于所受的合力等于0 0，那么当火车，那么当火车转弯时，我们说转弯时，我们说它做圆周运动，它做圆周运动，那么是什么力提那么是什么力提供火车的向心力供火车的向心力呢？呢？车辆转弯车辆转弯铁路的弯道火车车轮的构造火车车轮的构造火车车轮有突火车车轮

3、有突出的轮缘出的轮缘FNFG铁路的弯道铁路的弯道(1)内外轨道一样高时转弯火车车轮受三个力：火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨重力、支持力、外轨对轮缘的弹力对轮缘的弹力.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由于该弹力是由轮缘和外轨的挤轮缘和外轨的挤压产生的压产生的,且由于且由于火车质量很大火车质量很大,故故轮缘和外轨间的轮缘和外轨间的相互作用力很大相互作用力很大,易损坏铁轨易损坏铁轨.rvmF2怎么办怎么办? ?o火车转弯火车转弯外轨略高于内轨外轨略高于内轨重力重力G G 和支持力和支持力N N 的合力提供提供向心力的合力提供提供向心力合FG(2)(

4、2)、外轨略高于内轨：、外轨略高于内轨：FNGOF合合FNGOF合合tanvgRrvmFn2GFNFGFNF时，即当合ngrvFFtan时，即当合ngrvFFtan 火车转弯时的速度太大火车转弯时的速度太大行吗？火车以怎样的速度行吗？火车以怎样的速度转弯最好呢？转弯最好呢？例：火车以半径例：火车以半径R= 900 m转弯，火车质量为转弯，火车质量为8105kg ，内外轨道的高度差为，内外轨道的高度差为0.14m，火车轨，火车轨距距L=1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，火车应该以多大的速度转弯？道的支持力，火车应该以多大的速度转弯？（较小时较小时

5、，tan=sin，g取取10m/s2）hLtanmgFsinlhRvmF2LgRhv =30m/s汽车转弯汽车转弯在水平路面上转弯在水平路面上转弯rvmFFnf2转弯时所需的向心力与转弯时的转弯时所需的向心力与转弯时的速率速率及及半径半径有有关，如果转弯时的速率过大，静摩擦力将不能关，如果转弯时的速率过大，静摩擦力将不能满足转弯需要，汽车将侧滑。满足转弯需要，汽车将侧滑。OmgFNFf受力分析受力分析 Rvm2mgtanRgv2arctan汽车转弯汽车转弯什么方案更好？什么方案更好？ 为了防止汽车在水平路面上转弯时出现为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“侧滑侧滑”的现象，可以：的现象，可以：(

6、 ) a、增大汽车转弯时的速度、增大汽车转弯时的速度 b、减小汽车转弯时的速度、减小汽车转弯时的速度 c、增大汽车与路面间的摩擦、增大汽车与路面间的摩擦 d、让路面向内侧略倾斜、让路面向内侧略倾斜 汽车转弯及时练汽车转弯及时练飞机转弯飞机转弯GNFn你知道飞机转弯是什么样子的吗？你知道飞机转弯是什么样子的吗？机翼的倾斜程度与转弯速度有什么关系？机翼的倾斜程度与转弯速度有什么关系？二、竖直平面内的圆周运动 例、汽车质量为例、汽车质量为m，通过桥最高点速度为，通过桥最高点速度为v，桥半径，桥半径 为为r，求汽车在桥顶时对路面的压力是多大？，求汽车在桥顶时对路面的压力是多大？ 二、竖直平面内的圆周运

7、动当当G和和N的合力提供汽车做圆周运动的的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：向心力，由牛顿第二定律得：2vGNmr2vNGmr可见汽车的速度越大对桥的压力越小。可见汽车的速度越大对桥的压力越小。vgr NGv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？汽车过桥问题泸定桥2vNGmr2vNGmGrNGvG和和N的合力提供汽车做圆周运动的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：的向心力，由牛顿第二定律得：rvmGN2rvmGN2N=GGGGNNN思考与讨论思考与讨论 地球可以看作一个巨大的

8、拱型桥，其半径就是地球地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径半径R（R=6400km），），若汽车不断加速，则地面对它若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力会变成的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力会变成零？零？RvmmgFN2mgFNrvmFmgN2根据牛顿根据牛顿第二定律第二定律：绳球模型 如图所示，小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况，软绳（或轨道）对小球只能产生拉力（或压力）的作用，小球在最高点时二、竖直平面内的圆周运动F=rvm2提供物体做圆周运动的向心力物体做圆周运动所需要的向心力当 “供”“需”平衡时，物体做圆周运动 1.一辆卡车在丘陵

9、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段应是( ) A. a处 B. b处 C. c处 D. d处拱形桥和凹形桥abcdD 2.一辆质量为4t的汽车驶过半径为50m的凸形桥面时,始终保持5m/s的速率.汽车所受的阻力为车对桥面压力的0.05倍.通过桥的最高点时汽车牵引力是多少N.(g=10m/s2)NFkNfFrvmNmg19002 1222gRgRvvmRgR3三：航天器中的失重现象 航天员在航天器中绕地球做匀速圆周运动时，航天员只受地球引力，引力为他提供了绕地球做匀速圆周运动所需的向心力F=mv2/R,所以处于失重状态。v2rFN mgmv gr当当 时，座舱

10、对航天员的支持力时，座舱对航天员的支持力FN0 ，航天员处于完全失重。航天员处于完全失重。v2rmgFNm求：座舱对航天员的支持力为多少？求：座舱对航天员的支持力为多少？做圆周运动的物体，由于本身的惯性，做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向总有沿着圆周切线方向飞去的倾向. .当当F= 0时，物体沿切线方向飞出时，物体沿切线方向飞出四、四、离心运动离心运动1.离心运动：离心运动离心运动做圆周运动的物体，在所受合外力做圆周运动的物体，在所受合外力消失或不足以提供所需的向心力时，消失或不足以提供所需的向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运就做逐渐远离圆心的运动，这种运动

11、叫做离心运动动叫做离心运动3.说明：物体做离心运动的根本原说明：物体做离心运动的根本原因是因是“惯性惯性”造成的造成的4.4.离心运动的应用离心运动的应用1 1）、离心干燥器）、离心干燥器2 2）、洗衣机脱水桶）、洗衣机脱水桶3）、用离心机把体温计的水银柱甩回下面的液泡内4.4.离心运动的应用离心运动的应用4）、制作“棉花”糖5.、离心运动的防止：、离心运动的防止：1 1）、在水平公路上行驶的汽车转弯时、在水平公路上行驶的汽车转弯时F mr2F汽车 在水平公路上行驶的汽车，转在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。如果路面的静摩擦力提

12、供的。如果转弯时速度过大，所需向心力转弯时速度过大，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，汽车将做离心运动而造成交通事故。将做离心运动而造成交通事故。因此，在公路弯道处，车辆行因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度。驶不允许超过规定的速度。赛道的设计5.、离心运动的防止、离心运动的防止2)、高速转动的砂轮、飞轮等、高速转动的砂轮、飞轮等做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向.小结 当当F=m2r时，物体做匀速圆周运动时，物体做匀速圆周运动当当F= 0时，物体沿切线方向飞出时，物体沿切线方向飞出当当Fm2r时，物体逐渐远离圆心

13、时，物体逐渐远离圆心当当Fm2r时，物体逐渐靠近圆心时，物体逐渐靠近圆心常见的离心干燥器等都是利用离心运动。向心、圆周、离心运动“供供”“”“需需”是否平衡决定物体做何种运动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=rvm2匀速圆周运动Frvm2向心运动1、要使原来做匀速圆周运动的物体做离心运动，可以怎么办？A、提高转速，使所需的向心力大于能提供 的向心力B、减小或消失合外力思考并讨论思考并讨论（三）离心现象（三）离心现象（离心现象离心现象 1.在水平铁路转弯处在水平铁路转弯处,往往使外轨略高于内轨往往使外轨略高于内轨,这是为了这是为了( )A.减轻火车

14、轮子挤压外轨减轻火车轮子挤压外轨B.减轻火车轮子挤压内轨减轻火车轮子挤压内轨C.使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需向心力向心力D.限制火车向外脱轨限制火车向外脱轨铁路的弯道ACD 2.若火车按铁路规定速率转弯时若火车按铁路规定速率转弯时,内、外轨对车轮皆无侧向内、外轨对车轮皆无侧向压力压力,则下列说法中正确的是（则下列说法中正确的是（ ）A.当火车以小于规定速率转弯时当火车以小于规定速率转弯时,仅内轨对车轮有侧压力仅内轨对车轮有侧压力 B.当火车以大于规定速率转弯时当火车以大于规定速率转弯时,仅外轨对车轮有侧压力仅外轨对车轮有侧

15、压力C.当火车以大于规定速率转弯时当火车以大于规定速率转弯时,内轨对车轮有侧压力内轨对车轮有侧压力 D.当火车以小于规定速率转弯时当火车以小于规定速率转弯时,外轨对车轮无侧压力外轨对车轮无侧压力ABD 3.在高速公路的拐弯处在高速公路的拐弯处,路面造的外高内低路面造的外高内低,设车向右拐弯时设车向右拐弯时,司机左侧路面比右侧要高一些司机左侧路面比右侧要高一些,路面与水平面间的夹角为路面与水平面间的夹角为.设设拐弯路段是半径为拐弯路段是半径为R的圆弧的圆弧,要使车轮与路面之间的横向（即要使车轮与路面之间的横向（即垂直于前进方向）摩擦力等于零垂直于前进方向）摩擦力等于零,车速应等于车速应等于_。（已知重力加速度为（已知重力加速度为g） tangRvRvmtanmg2