《5.7 生活中的圆周运动》课件(人教版必修2).ppt

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1、5.7生活中的圆周运动知识回顾o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o向心力的特点n方向：总是指向圆心n大小：1、描述圆周运动快慢的量及关系描述圆周运动快慢的量及关系v=T2r=T2v=r2、向心加速度向心加速度an=v2ran=r2an=r 42T 23、向心力向心力Fn=m v2rFn=m2rFn=m r 42T 2分析做圆周运动的物体受力情况OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mgF“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研究圆

2、周运动的要点o从“供”“需”两方面来进行研究o“供”分析物体受力，求沿半径方向的合外力o“需”确定物体轨道，定圆心、找半径、用公式，求出所需向心力o“供”“需”平衡做圆周运动o“供”“需”不平衡做离心运动或向心运动向心、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=匀速圆周运动F向心运动赛道的设计实例研究1火车过弯o火车以半径R=300 m在水平轨道上转弯，火车质量为8105kg，速度为30m/s。铁轨与轮之间的动摩擦因数=0.25。OmgFNFf 设向心力由轨道指向圆心的静摩擦力提供 代入数据可得：Ff=2.4106N但轨道提供的

3、静摩擦力最大值：Ff静m=mg=1.96106N“供需供需”不平衡，如何解决？不平衡，如何解决？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？实际火车与轨道设计中，实际火车与轨道设计中，利用轮缘可增加小部分的向心力；利用轮缘可增加小部分的向心力；垫高外轨可增加较多的向心力。垫高外轨可增加较多的向心力。火车转弯火车转弯外轨外轮内轮内轨内轨2、最佳方案 火车以半径R=900 m转弯，火车质量为8105kg，速度为30m/s，火车轨距l=1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？（较小时tan=sin）FNmgFh由力的关系得：由向心力公式得：由几何关系得：解

4、：=0.14m研究与讨论3、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：外侧轨道与轮之间有弹力过小时：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力的需求FNFN4、若火车车轮无轮缘，火车速度过大或过小时将向哪侧运动？过大时：火车向外侧运动过小时：火车向内侧运动FNmg离心向心列车速度过快，造成翻车事故实例分析二实例分析二:汽车过拱桥汽车过拱桥竖直面内的圆周运动竖直面内的圆周运动黄石长江大桥黄石长江大桥思考题:为什么生活中的桥大部分是而不是呢?比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为m，桥面半径为R，此时速度为v。GFNGFN失重超重aa最高点最低点研究与讨论1、若

5、速度过快，汽车做何种运动？提供的向心力不足，做离心运动，离开桥面做平抛运动2、有无可能做这样的运动？若可能应满足怎样的条件？GFN拓展部分竖竖直平面内的圆周直平面内的圆周运动运动1 1、杆模型、杆模型2 2、绳模型、绳模型3 3、轨道模型、轨道模型引引入入：杆杆长长为为L，球球的的质质量量为为m，杆杆连连球球在在竖竖直直平平面面内内绕绕轴轴O自自由由转转动动，已已知知在在最最高高点点处处，杆杆对对球球的的弹弹力力大小为大小为F=1/2mg，求这时小球的即时速度大小。，求这时小球的即时速度大小。解解：小球所需向心力向下，本题中：小球所需向心力向下，本题中 F=1/2mgmg，所以弹力的方向可能向

6、上，也可能向下。所以弹力的方向可能向上，也可能向下。若若F F 向上，则向上，则若若F F 向下，则向下，则？v 杆杆儿模儿模型型：能过最高点的临界条件：能过最高点的临界条件：当速度当速度V 时时,杆儿对小球是拉力杆儿对小球是拉力.当速度当速度V 时时,杆儿对小球是支持力杆儿对小球是支持力.当速度当速度V=时时,杆儿对小球无作用力杆儿对小球无作用力.mgFNF 例例6、如如图图所示，所示，质质量量为为m的小球在的小球在竖竖直平面直平面内的光滑内的光滑圆轨圆轨道上做道上做圆圆周运周运动动圆圆半径半径为为R，小，小球球经过圆环经过圆环最高点最高点时刚时刚好不脱离好不脱离圆轨圆轨则则其通其通过过最高

7、点最高点时时（）A小球小球对圆环对圆环的的压压力大小等于力大小等于mgB小球受到的向心力等于重力小球受到的向心力等于重力 C小球的小球的线线速度大小等于速度大小等于 D小球的向心加速度大小等于小球的向心加速度大小等于gBCD 例例7、如、如图图所示，所示，质质量可以不量可以不计计的的细细杆的一端固定杆的一端固定着一个着一个质质量量为为m的小球，另一端能的小球，另一端能绕绕光滑的水平光滑的水平轴轴O转转动动。让让小球在小球在竖竖直平面内直平面内绕轴绕轴O做半径做半径为为 的圆周运的圆周运动，小球通过最高点时的线速度大小为动，小球通过最高点时的线速度大小为v。下列说法中。下列说法中正确的是正确的是

8、()A、v不能小于不能小于B、v 时时，小球与，小球与细细杆之杆之间间无无弹弹力作用力作用时时，小球与，小球与细细杆之杆之间间的的弹弹力随力随v增大而增大增大而增大C、v大于大于时时，小球与，小球与细细杆之杆之间间的的弹弹力随力随v减小而增大减小而增大D、v小于小于BCD讨论：讨论：物做近心运动物做近心运动 绳和内轨模型绳和内轨模型：mgFNv 绳绳杆杆圆管圆管 m的受力的受力情况情况 最高点最高点A的速度的速度 重力、重力、绳的拉力绳的拉力AOmBL重力、杆的拉重力、杆的拉力或支持力力或支持力AOmBR重力、外管壁重力、外管壁的支持力或内的支持力或内管壁的支持力管壁的支持力小结：竖直平面内的变速圆周运动小结：竖直平面内的变速圆周运动AOmBL