《生活中的圆周运动》课件-必修2.ppt

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1、5.75.7搬经中学高一物理组过山车飙车飙车赛车知识回顾知识回顾o 物体做圆周运动时，受力有何共同点物体做圆周运动时，受力有何共同点n 物体要受到指向圆心的向心力物体要受到指向圆心的向心力o 向心力的特点向心力的特点n 方向：总是指向圆心方向：总是指向圆心n 大小：大小：rvmFn2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+mgFrvm2“供需供需”平衡平衡 物体做匀速圆周运动提供物体做匀速圆周运动的力物体做匀速圆周运动所需的力向心力公式的理解=从从“供供” “需需”两方面两方面研究做圆周运动的物体实例研究实例

2、研究1火车过弯火车过弯o 火车以半径火车以半径R= 300 m在水平轨道上转弯，火车质量为在水平轨道上转弯，火车质量为8105kg，速度为，速度为30m/s。铁轨与轮之间的动摩擦因数。铁轨与轮之间的动摩擦因数=0.25。试求火车转弯需要的向心力？。试求火车转弯需要的向心力？OmgFNFfRvmFf2 设向心力由轨道指设向心力由轨道指向圆心的静摩擦力提向圆心的静摩擦力提供供 代入数据可得：代入数据可得： Ff=2.4106N但轨道提供的静摩擦力最大值：但轨道提供的静摩擦力最大值：Ff静静m=mg=1.96106N“供需供需”不平衡，将会出现什么不平衡，将会出现什么状况？如何解决？状况？如何解决？

3、 研究与讨论1、请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道？、请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道？2、最佳方案、最佳方案 火车以半径火车以半径R= 900 m转弯，火车转弯，火车质量为质量为8105kg ，速度为，速度为30m/s，火车轨距火车轨距l=1.4 m，要使火车通过，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度轨道应该垫的高度h？（较小时较小时tan=sin）FNmgFhtanmgFsinlhRvmF2由力的关系得：由力的关系得：由向心力公式得：由向心力公式得：由几何关系得：由几何关系得：解：解：Rglvh2=0.14m研究与讨论研究与讨论

4、3、若火车速度与设计速度不同会怎样？、若火车速度与设计速度不同会怎样？外侧外侧内侧内侧F过大时过大时：外侧轨道与轮之间有弹力外侧轨道与轮之间有弹力过小时过小时：内侧轨道与轮之间有弹力内侧轨道与轮之间有弹力需要轮缘提供额外的弹力满足向心需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求力的需求FNFN4、若火车车轮无轮缘，火、若火车车轮无轮缘，火车速度过大或过小时将向车速度过大或过小时将向哪侧运动？哪侧运动？过大时过大时：火车向外侧运动：火车向外侧运动过小时过小时：火车向内侧运动：火车向内侧运动FNmg离心离心向心向心列车速度过快，造成翻车事故列车速度过快，造成翻车事故2Fmrw=0F =2FmrwA赛道的

5、设计赛道的设计洗衣机脱水3、用离心机把体温计的、用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内水银柱甩回玻璃泡内 当离心机转得比较慢时，缩当离心机转得比较慢时，缩口的阻力口的阻力 F F 足以提供所需的向心足以提供所需的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运力，缩口上方的水银柱做圆周运动。当离心机转得相当快时，阻动。当离心机转得相当快时，阻力力 F F 不足以提供所需的向心力，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水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。内。制作制作“棉花棉花”糖的原理：糖的原理： 内筒与洗衣机的脱内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成砂糖，加热使糖

6、熔化成糖汁。内筒高速旋转，糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。雪白，像一团团棉花。向心、圆周、离心运动“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=rvm2匀速圆周运动Frvm2向心运动比较三种桥面受力的情况比较三种桥面受力的情况rvmFGN2FN = GrvmGFN2GFNGFNGFNmgRvmmgFN2失重超重2NvFmgmmgRaavvGF

7、N2mg - FNvmr2FNvmgmra当当FN=0时：时：20vmgmrvgr 当当 时，汽车将脱离桥面，做平抛运动，发时，汽车将脱离桥面，做平抛运动，发生危险。生危险。grv当当v增大时，增大时，F压压减小；减小；grv 当当 时，时，F压压=0，汽车处于完全失重状态；，汽车处于完全失重状态；F压压研究与讨论：有无可能做这样的运有无可能做这样的运动？若可能应满足怎动？若可能应满足怎样的条件？样的条件？GFNgrvFrvmmgFNN02a过山车水流星 当当 时，水在杯中刚好不流出时，水在杯中刚好不流出grv 当当 时，时， grv 当当 时，时， ，此时水将会流出杯子。，此时水将会流出杯子

8、。grv 设水的质量为设水的质量为m，杯子运，杯子运动到最高点时速率为动到最高点时速率为v，绳，绳长为长为r则有：则有： N+mg=mv2/r解：解：N0 v gr轻杆与球：如图所示，一质量为m的小球，用长为L轻杆固定住，使其在竖直面内作圆周运动。试分析当小球在最高点的速度取不同值时，杆对小球作用力的大小和方向。mgON变式：管道与球：如图所示，一质量为m的小球，放在一个内壁光滑的封闭管内，使其在竖直面内作圆周运动.ORvgL时，杆对小球恰无作用力；vgL时，杆对小球产生向上的支持力；vgL时，杆对小球产生向下的拉力。小结：小结：竖直平面内的圆周运动的三种模型竖直平面内的圆周运动的三种模型mgO杆mgO管道3、“杆子杆子”模模型型1、“拱桥拱桥”模模型型mgFN2、“绳子绳子”模型模型mgO绳FTmgO轨道FNFN只能向上，vgRgRFN只能向下，vFN可能向上也可能向下，v可取任何值