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

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1、第七节生活中的圆周运动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际的例子2知道竖直面内圆周运动中的超重、失重现象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知道什么是离心现象，知道物体做离心运动的条件一、铁路的弯道一、铁路的弯道1火车转弯时的特点：火车转弯时的特点：火车转弯时实际是在做圆周运火车转弯时实际是在做圆周运动，因而具有动，因而具有 ，需要，需要2向心力的来源向心力的来源(1)如果转弯处内外轨一样高，则由如果转弯处内外轨一样高，则由 提提供向心力，这样，铁轨和车轮极

2、易受损供向心力，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(2)如果转弯处外轨略高于内轨，火车转弯时火车受力如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，而图所示，此时铁轨对火车的支持力不再是竖直的，而是是 ，它与重力的合力指向，它与重力的合力指向 ，为火车，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需的向心力几乎

3、完全由 来提供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 2对失重现象的认识对失重现象的认识航天器内的任何物体都处于航天器内的任何物体都处于 状态，但并不状态，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的乘员 四、离心运动四、离心运动1定义：定义：物体沿切线飞出或做逐渐物体沿切线飞出或做逐渐 的运的运动动2 原 因 ：原 因 ： 向 心 力 突 然 消 失 或 外 力 不 足 以 提 供 所

4、向 心 力 突 然 消 失 或 外 力 不 足 以 提 供 所需需 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洗好的衣服放在洗衣机脱水筒时，水并不会自动脱出，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？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？从衣服上脱出的小水珠怎样运动？提示：提示：当脱水筒高速转动时，湿衣服在筒内做圆周运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

5、服做离心运动的水珠沿圆周切线飞离心运动，水珠脱离衣服做离心运动的水珠沿圆周切线飞出出一、火车转弯一、火车转弯1火车弯道的建设特点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，如图所示在实际的火车转弯处，让外轨高于内轨，如图所示2明确圆周平面明确圆周平面 虽然外轨高于内轨，但整个外轨是等高的，整个内轨是虽然外轨高于内轨，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

6、均是沿水平面，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平面而指向圆心3速度与轨道压力的关系速度与轨道压力的关系(1)当火车行驶速度当火车行驶速度v等于规定速度等于规定速度v0时，所需向心力仅时，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用(2)当火车行驶速度当火车行驶速度v与规定速度与规定速度v0不相等时，火车所需不相等时，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：车轮缘有挤压作用，具体情况如下：当火车行

7、驶速度当火车行驶速度vv0时，外轨道对轮缘有侧压力时，外轨道对轮缘有侧压力当火车行驶速度当火车行驶速度vv0时，内轨道对轮缘有侧压力时，内轨道对轮缘有侧压力二、汽车过拱形桥和凹形桥的比较二、汽车过拱形桥和凹形桥的比较内容内容项目项目汽车过拱形桥汽车过拱形桥汽车过凹形桥汽车过凹形桥受力分析受力分析三、对离心运动的理解三、对离心运动的理解1离心运动的实质离心运动的实质离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象，它的本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

8、因为受到向心力切线飞出去的趋向，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合外力突然消失，物体就会沿切线方向飞出去2物体做离心运动的条件：物体做离心运动的条件：做圆周运动的物体，一旦提做圆周运动的物体，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，即离心运动时，物体做远离圆心的

9、运动，即离心运动3离心运动的受力特点：离心运动的受力特点：物体做离心运动并不是物体受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“离心力离心力”也是由效果命名的，实际并不存在也是由效果命名的，实际并不存在铁路转弯处的圆弧半径是铁路转弯处的圆弧半径是300 m，轨距是，轨距是1 435 mm，规定火车通过该弯道时的速度是，规定火车通过该弯道时的速度是72 km/h，求内外轨，求内外轨的高度差该是多大，才能使铁轨不受轮缘的挤压的高度差该是多大，才能使铁轨不受轮缘的挤压解析：解析：若火车在转弯时不与轨道挤压，火车所受的

10、重力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水平面火车的受力如图所示，作平行四边形，根据牛顿第二定火车的受力如图所示，作平行四边形，根据牛顿第二定律有：律有：答案：答案：0.195 m答案：答案：C 如图所示，质量如图所示，质量m2.0104 kg的汽车以不变的速率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如果桥面承受的压力不得超过3.0105 N，则：，则：(1)汽车允许的最大

11、速度是多少？汽车允许的最大速度是多少？(2)若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？(g取取10 m/s2)答案：答案：(1)10 m/s(2)105N【针对训练【针对训练】2.一辆质量为一辆质量为4 t的汽车驶过一半径为的汽车驶过一半径为50 m的凸形桥面时，始终保持的凸形桥面时，始终保持5 m/s的速率，汽车所受的阻力为车的速率，汽车所受的阻力为车与桥面压力的与桥面压力的0.05倍，求通过桥的最高点时汽车的牵引力是倍，求通过桥的最高点时汽车的牵引力是多大？多大？(g取取10 m/s2)答案：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误区：忽视圆周运动中的超重与失重现象导致错解【正确答案【正确答案】B【误区警示【误区警示】本题易误认为支持力本题易误认为支持力FNmg，而，而FfFN，而错选，而错选A.要注意物体通过凹形轨道最低点时，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，而通过凸形轨道最高点时，FNmg.