生活中的圆周运动55.ppt

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1、生活中的圆周运动生活中的圆周运动 火车在平火车在平直轨道上匀速直轨道上匀速行驶时，所受行驶时，所受的合力等于的合力等于0 0，那么当火车转那么当火车转弯时，我们说弯时，我们说它做圆周运动，它做圆周运动，那么是什么力那么是什么力提供火车的向提供火车的向心力呢？心力呢？火车转弯火车转弯1 1、内外轨道一样高时、内外轨道一样高时GFNFc：由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量很大，：由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨。故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨。a：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。

2、：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。b：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。外轨略高与内轨时外轨略高于内轨时(LH设车轨间距为设车轨间距为L，两轨间高，两轨间高度差为度差为H，转弯半径为，转弯半径为R，质量为质量为M的火车运行。的火车运行。据三角形边角关系：据三角形边角关系：对火车受力情况分析：对火车受力情况分析：重力和支持力的合力重力和支持力的合力提供向心力，对内外提供向心力，对内外轨都无压力轨都无压力(LH又因为又因为很小所以很小所以综合有综合有故故又又所以所以实际中，铁轨修好后实际中，铁轨修好后H、R、L定，又定，又g给定值，所给定值，所以火车

3、拐弯时的车速为一定值。以火车拐弯时的车速为一定值。飞机转弯在水平铁路转弯处，往往使外轨在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了略高于内轨，这是为了()A减轻火车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和支持力的合力提供转弯所需向心力心力D限制火车向外脱轨限制火车向外脱轨ACD赛道的设计思考 在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低是什么原因？（第11题）如图所示，汽车在倾斜的弯道上拐如图所示，汽车在倾斜的弯道上拐弯，弯道的倾角为弯，弯道的倾角为，半径为，半径为r，则，则汽车完全

4、不靠摩擦力转弯的速率是汽车完全不靠摩擦力转弯的速率是?（汽车过拱桥汽车过拱桥FNF合合=G FF向向=mv2/r由由 F合合=F向向G F=mv2/rF=G mv2/r G汽车过凸形桥汽车过凸形桥取向心加速度方取向心加速度方向为正方向向为正方向思考与讨论思考与讨论 根据上面的分析可以看出，汽车行驶的根据上面的分析可以看出，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力越小。试分析一速度越大，汽车对桥的压力越小。试分析一下，当汽车的速度不断增大时，会有什么现下，当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生呢？象发生呢？根据牛顿第三定律：根据牛顿第三定律：F压压=FN 即：即：由上式可知，由上式可知，v v增大时

5、，增大时，F F压压减小，当减小，当 时，时，F F压压=0=0；当；当 时，汽车将脱离桥面，时，汽车将脱离桥面，发生危险发生危险。思考与讨论思考与讨论 请请你你根据上面分析汽车通过凸形桥的思路，分根据上面分析汽车通过凸形桥的思路，分析一下汽车通过凹形桥最低点时对桥的压力。这时析一下汽车通过凹形桥最低点时对桥的压力。这时的压力比汽车的重量大还是的压力比汽车的重量大还是小？小？F合合=F G F向向=mv2/r由由 F合合=F向向 F G=mv2/r F=Gmv2/r GVV比较三种桥面受力的情况比较三种桥面受力的情况FN=G思考思考：汽车不在拱形桥的最高点或最：汽车不在拱形桥的最高点或最低点时

6、，它的运动能用上面的方法求低点时，它的运动能用上面的方法求解吗？解吗？mgcosFN=maN所以FN=mgcosmaN桥面支持力与夹角、车速v都有关。（一辆汽车匀速率通过半径为一辆汽车匀速率通过半径为R的圆弧的圆弧拱形路面，关于汽车的受力情况，下拱形路面，关于汽车的受力情况，下列说法正确的是（列说法正确的是（）A汽车对路面的压力大小不变，总汽车对路面的压力大小不变，总是等于汽车的重力是等于汽车的重力B汽车对路面的压力大小不断发生汽车对路面的压力大小不断发生变化，总是小于汽车所受重力变化，总是小于汽车所受重力C汽车的牵引力不发生变化汽车的牵引力不发生变化D汽车的牵引力逐渐变小汽车的牵引力逐渐变小

7、BD杂技杂技“水流星水流星”过山车水流星G 一根绳子系者一个盛水的杯子，演员抡起一根绳子系者一个盛水的杯子，演员抡起绳子，杯子就在竖直面内做圆周运动，到最绳子，杯子就在竖直面内做圆周运动，到最高点时，杯口朝下，但杯中的水不会流下来，高点时，杯口朝下，但杯中的水不会流下来，为什么呢？为什么呢？作圆周运动的物体总需要作圆周运动的物体总需要由向心力。如图所示，当杯由向心力。如图所示，当杯子以速度子以速度v转过最高点时，杯转过最高点时，杯中的向心力的方向向下；中的向心力的方向向下；对杯中的水，对杯中的水，即：即：杯中的水恰不流出杯中的水恰不流出GFN若转速增大，若转速增大，时，即时，即 时，杯中时，杯

8、中水还有远离圆心的趋势，水当然不会流出，此水还有远离圆心的趋势，水当然不会流出，此时杯底是有压力，即时杯底是有压力，即 由此可知，由此可知，v越大，水对越大，水对杯子的压力越大。杯子的压力越大。表演表演“水流星水流星”节目的演员，只要保持杯子节目的演员，只要保持杯子在圆周运动最高点的线速度不得小于在圆周运动最高点的线速度不得小于即即 圆锥摆圆锥摆GFTr质量为质量为m的小球用长为的小球用长为L的细线连接的细线连接着，使小球在水平面内作匀速圆周着，使小球在水平面内作匀速圆周运动，细线与竖直方向夹角为运动，细线与竖直方向夹角为，试求其角速度的大小？试求其角速度的大小？对小球而言，只受两个力，对小球

9、而言，只受两个力，重力和细线拉力，这两个力重力和细线拉力，这两个力的合力的合力 mgtan 提供向心力，提供向心力，知道半径知道半径r=Lsin所以由所以由 得得解圆周运动问题的基本步骤解圆周运动问题的基本步骤1.确定作圆周运动的物体作为研究对象。确定作圆周运动的物体作为研究对象。2.确定作圆周运动的轨道平面、圆心位置确定作圆周运动的轨道平面、圆心位置和半径。和半径。3.对研究对象进行受力分析画出受力示意对研究对象进行受力分析画出受力示意图。图。4.运用平行四边形定则或正交分解法（运用平行四边形定则或正交分解法（取向取向心加速度方向为正方向心加速度方向为正方向）求出向心力）求出向心力F。5.根

10、据向心力公式，选择一种形式列方程根据向心力公式，选择一种形式列方程求解求解小结小结1、分析向心力来源、分析向心力来源2、运用向心力公式解题的步骤、运用向心力公式解题的步骤火车转弯问题火车转弯问题汽车过拱桥汽车过拱桥3、实例分析、实例分析:圆锥摆圆锥摆杂技杂技“水流星水流星”火车车轮的结构特点：火车车轮的结构特点：列车速度过快，造成翻车事故请大家阅读课本58面-思考与讨论 说出你的想法由 可以解出,当 时座舱对人的支持力F支=0，人处于失重状态 三三航天器中的失重现象航天器中的失重现象.做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。

11、这种运动叫做离心运动。一、离心运动1、离心运动：2、物体作离心运动的条件：二、离心运动 应用1、离心干燥器的金属网笼利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉的装置解释：oFmr2F 当网笼转得比较慢时，当网笼转得比较慢时，水滴跟物体的附着力水滴跟物体的附着力F F 足以足以提供所需的向心力提供所需的向心力F F 使水滴使水滴做圆周运动。当网笼转得比做圆周运动。当网笼转得比较快时，附着力较快时，附着力 F F 不足以提不足以提供所需的向心力供所需的向心力 F F，于是水于是水滴做离心运动，穿过网孔，滴做离心运动，穿过网孔，飞到网笼外面。飞到网笼外面。2、洗衣机的脱水筒、洗衣机的脱水筒3、用离心机把体

12、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，当离心机转得比较慢时，缩口的阻力缩口的阻力 F F 足以提供所需足以提供所需的向心力，缩口上方的水银的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运动。当离心机转柱做圆周运动。当离心机转得相当快时，阻力得相当快时，阻力 F F 不足以不足以提供所需的向心力，水银柱提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。做离心运动而进入玻璃泡内。4、制作、制作“棉花棉花”糖的原理：糖的原理：内内筒与筒与洗衣机的脱水筒相洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，糖熔化成糖汁。内筒

13、高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。像一团团棉花。要使原来作圆周运动的物体作离心运动，该怎么办？要使原来作圆周运动的物体作离心运动，该怎么办？问题一：A、提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力。提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力。B、减小合外力或使其消失减小合外力或使其消失三、离心运动的防止：1、在水平公路上行驶的汽、在水平公路上行驶的汽车转弯时车转弯时F mr2F汽车 在水平

14、公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大，所需向心力F大于最大静摩擦力Fmax，汽车将做离心运动而造成交通事故。因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度。2、高速转动的砂轮、飞轮等？问题二：要要防止离心现象发生，该怎么办？防止离心现象发生，该怎么办？A、减小物体运动的速度，使物体作圆周运动减小物体运动的速度，使物体作圆周运动时所需的向心力减小时所需的向心力减小B、增大合外力，使其达到物体作圆周运动时增大合外力，使其达到物体作圆周运动时所需的向心力所需的向心力C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个向心

15、力，维持其作圆周运动向心力，维持其作圆周运动A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周半径方向离开圆心失时，将沿圆周半径方向离开圆心B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周切线方向离开圆心消失时，将沿圆周切线方向离开圆心D、作离心运动的物体，是因为受到离心力作用作离心运动的物体，是因为受到离心力作用的缘故的缘故1、下列说法正确的是、下列说法正确的是 ()巩固练习：巩固练习：B、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“打滑打滑”的现象，可以：的现象，可以

16、：()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、减小汽车与路面间的摩擦减小汽车与路面间的摩擦 A、a、b B、a、c C、b、d D、b、c3、下列说法中错误的有：（、下列说法中错误的有：（）A、提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干B、转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心C、为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过允许的最大转速允

17、许的最大转速D、离心水泵利用了离心运动的原理离心水泵利用了离心运动的原理DB过山车过山车(1）凸形桥半径为）凸形桥半径为R，汽车在顶端的最大，汽车在顶端的最大速度是多少？速度是多少？(2）长为）长为R的轻绳一端系一小球在竖直平的轻绳一端系一小球在竖直平面内做圆周运动，它在最高点的最小速度面内做圆周运动，它在最高点的最小速度是多少？是多少？（3）如果上题改成长为）如果上题改成长为R的轻杆一端的轻杆一端系一小球在竖直平面内做圆周运动，它在系一小球在竖直平面内做圆周运动，它在最高点的最小速度是多少？当球在最高点最高点的最小速度是多少？当球在最高点速度为速度为 时，求杆对球的作用力，时，求杆对球的作用

18、力，当小球在最高点速度当小球在最高点速度 时，求杆时，求杆对球的作用力。对球的作用力。巩固应用例例、绳绳系系着着装装水水的的桶桶，在在竖竖直直平平面面内内做做圆圆周周运运动动，水水的的质质量量m=0.5kgm=0.5kg，绳绳长长=40cm.=40cm.求求（1 1）桶桶在在最最高高点点水水不不流流出出的的最最小小速速率率？（2 2）水水在在最最高高点点速速率率=3m/s=3m/s时时水水对对桶桶底底的的压力？压力？(g(g取取10m/s10m/s2 2)AB例、质量为例、质量为1kg1kg的小球沿半径为的小球沿半径为20cm20cm的圆环在竖直的圆环在竖直平面内做圆周运动，如图所示，求平面内

19、做圆周运动，如图所示，求 （1 1）小球在圆环的最高点）小球在圆环的最高点A A不掉下来的最小速度不掉下来的最小速度是多少？此时小球的向心加速度是多少？是多少？此时小球的向心加速度是多少？（2 2）若小球仍用以上的速度经过圆环的最高点）若小球仍用以上的速度经过圆环的最高点A A，当它运动到圆环的最低点当它运动到圆环的最低点B B时，对圆环的压力是时，对圆环的压力是多少？此时小球的向心加速度是多少？多少？此时小球的向心加速度是多少？巩固应用：例、长为例、长为0.6m0.6m的轻杆的轻杆OA(OA(不计质量不计质量),A),A端端插个质量为插个质量为2.0kg2.0kg的物体的物体,在竖直平面内在

20、竖直平面内绕绕O O点做圆周运动点做圆周运动,当球达到最高点的速当球达到最高点的速度分别为度分别为3m/s,m/s,2m/s3m/s,m/s,2m/s时时,求杆对球求杆对球的作用力各为多少的作用力各为多少?O O O OA A A A巩固应用例、如图所示，质量为例、如图所示，质量为m m的小球，用长的小球，用长为为L L的细绳，悬于光滑斜面上的的细绳，悬于光滑斜面上的0 0点，小点，小球在这个倾角为球在这个倾角为的光滑斜面上做圆周的光滑斜面上做圆周运动，若小球在最高点和最低点的速率运动，若小球在最高点和最低点的速率分别是分别是v vl l和和v v2 2，则绳在这两个位置时的则绳在这两个位置时的张力大小分别是多大张力大小分别是多大?巩固应用