【物理课件】生活中的圆周运动 2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx

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1、过山车最高点为什么在最高点没有支为什么在最高点没有支撑物却不会掉落？撑物却不会掉落？水流星最高点思考思考三、离心运动三、离心运动观察观察如果提供的向心力如果提供的向心力不够不够物体会怎样物体会怎样？1.定义：当向心力突然消失或者指向圆心的合力定义：当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做不足时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心离心运动运动。三、离心运动三、离心运动离离离离心心心心抛抛抛抛掷掷掷掷离离离离心心心心脱脱脱脱水水水水离离离离心心心心分分分分离离离离离离离离心心心心甩甩甩甩干干干干2、离心运动的应用与防止、离心运动的应用与防止三、离心运动三、离心运动制

2、作棉花糖的原理：制作棉花糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团固，变得纤细雪白，像一团团棉花。团棉花。2、离心运动的应用与防止、离心运动的应用与防止三、离心运动三、离心运动2、离心运动的应用与防止、离心运动的应用与防止OF静静v三、离心运动三、离心运动如果提供的向心力如果提供

3、的向心力太多太多物体会怎样物体会怎样？在地球大气层外有很多太空垃圾绕地球 做匀速圆周运动，每到太阳活动期由于受太阳的影响，地球大气层的厚度开始 增加，太空垃圾的速度降低，所需向心力变小，而使得部分垃圾进入地球大气层，开始做靠近地球的向心运动。小行星被星体引力捕捉，小行星被星体引力捕捉，提供的向心力变大，最终落提供的向心力变大，最终落至星体表面。至星体表面。思考日常生活中我们看到物体日常生活中我们看到物体通常做曲线运动，那么物通常做曲线运动，那么物体是如何实现体是如何实现“转弯转弯”的呢的呢？6.4 生活中的圆周运动生活中的圆周运动汽车水平转弯问题汽车水平转弯问题把汽车在拐弯时的运动看作是匀速圆

4、周运动，路面提供的静摩擦力充当汽车维持圆周运动的向心力。当车速过快时，需要的向心力就会超过能够提供的最大静摩擦力，就会向外侧滑，做离心运动。=向如何提高汽车速度？如何提高汽车速度？一、水平方向的圆周运动一、水平方向的圆周运动B一、水平方向的圆周运动一、水平方向的圆周运动探究一探究一：火车转弯（内外轨无高度差）火车火车水平转弯水平转弯时时情况分析：由外侧轨情况分析：由外侧轨道对车轮轮缘的挤压道对车轮轮缘的挤压力力F提供提供向心力向心力F。F有没有办法不磨损铁轨？有没有办法不磨损铁轨？探究二探究二：火车转弯（内外轨有高度差）一、水平方向的圆周运动一、水平方向的圆周运动NhFL如果火车行驶速度不等于

5、如果火车行驶速度不等于v临界临界呢呢？B2、铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为，如图所示，弯道处的圆弧半径为R，规定的转弯速度为 火车的质量为m，重力加速度为g，则（）A若转弯速度大于 内轨对内侧车轮轮缘有挤压B若转弯速度大于 外轨对外侧车轮轮缘有挤压C若转弯速度等于 铁轨对火车的支持力等于 mgcosD若转弯速度等于 铁轨对火车的 支持力等于mgtan列车速度过快，造成翻车事故列车速度过快，造成翻车事故探究二探究二：飞机转弯一、水平方向的圆周运动一、水平方向的圆周运动GFGF21汽车翻车事故汽车翻车事故火车脱轨事故火车脱轨事故22给公路公路设计一一块“限速牌

6、限速牌”东二环辅路东二环辅路黄黄白白路路衡衡阳阳市市第第八八中中学学路面水平路面水平汽车转弯半径汽车转弯半径R R20m20m，轮胎与地面间的，轮胎与地面间的动摩擦系数动摩擦系数 0.50.5，（，（g g取取10m/s10m/s2 2）人跑步转弯人在转弯的时候什么力人在转弯的时候什么力来提供向心力呢？来提供向心力呢？滑冰运动员转弯课后体后体验思考思考二、竖直平面的圆周运动二、竖直平面的圆周运动探究一探究一：汽车过拱形桥（最高点）mgFNv2RmgFNmv2RF压压FN mgm汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重失重FN mg地球犹如一个巨大的拱形桥v思

7、思维拓展拓展地球可以看做一个巨大的拱形桥,桥面的半径就是地球的半径（R=6400Km）。会不会出现这样的情况:速度大到一定程度时,地面对车的支持力为零?这时驾驶员与座椅之间的压力是多少=7.9km/s第一宇宙速度二、竖直平面的圆周运动二、竖直平面的圆周运动探究二探究二：汽车过凹形桥（最低点）FNmgv2RF压压FN mg+mv2RFNmgm汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于超重超重 若汽车通过凹桥的速若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么度增大，会出现什么情况？情况？FN mg现在的桥大多是凸形桥，为什么？4如图所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时，

8、车对桥顶的压力为车重的 3/4，如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时，不受摩擦力作用，则汽车通过桥顶的速度应为（g=10m/s2）（）A15m/sB20m/s C25m/s D30m/s解：解：汽车通过拱桥顶点，根据牛顿第二定律r=40m如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时，不受摩擦力作用，则则车对桥顶的压力为零车对桥顶的压力为零，即代入解得v=20m/s B5、如图所示是游乐场里的过山车，过山车运动过程中经过A、B 两点（）A在A点时对轨道压力较小B在A点时所受摩擦力较大C在B点时合外力方向竖直向下B解：解：由向心力公式三、离心运动三、离心运动1离心现象的分析与讨论离心现象的分析与讨论2离心

9、运动的应用和防止离心运动的应用和防止 小小结：一、水平方向的圆周运动一、水平方向的圆周运动1.火车转弯问题：重力与支持力合力提供向心力火车转弯问题：重力与支持力合力提供向心力2.飞机转弯问题：重力与升力合力提供向心力飞机转弯问题：重力与升力合力提供向心力二、竖直平面的圆周运动二、竖直平面的圆周运动1.拱形桥：拱形桥：FNmg,超重；若超重；若v较大，有爆胎危险；较大，有爆胎危险；2.航天器中的失重现象：航天器中的失重现象：，FN=0，无支持力，无支持力，完全失重完全失重“杆球”模型如图所示，长为L的轻杆一端固定一质量为m的小球，另一端可绕过O点的光滑水平轴在竖直平面内做圆周运动，求：杆连着的小

10、球在竖直平面内的圆周运动（在光滑管内运动）特点：杆既能对小球产生拉力，又能产生支持力，特点：杆既能对小球产生拉力，又能产生支持力，在最高点速度可以为在最高点速度可以为0 0vR可通过最高点做圆周运动可通过最高点做圆周运动杆对球有拉力杆对球有拉力杆对球有支持力杆对球有支持力杆对球无作用力杆对球无作用力同类问题：管形轨道模型同类问题：管形轨道模型“杆球”模型变形：变形：“光滑管道光滑管道”模型模型可通过最高点做圆周运动可通过最高点做圆周运动例例1：如图所示，长为：如图所示，长为L=0.5m的轻杆的轻杆OA绕绕O点在竖直平点在竖直平面内做匀速圆周运动，面内做匀速圆周运动，A端连着一个质量为端连着一个

11、质量为m=2kg的小球，的小球，取取g=10m/s2（1）如果小球的速度为）如果小球的速度为3m/s，求在最低点和最高点时杆，求在最低点和最高点时杆对小球的拉力为多大？（对小球的拉力为多大？（2）如果在最高点杆对小球的支）如果在最高点杆对小球的支持力为持力为4N，求此时杆旋转的角速度为多大？，求此时杆旋转的角速度为多大？（1）最低点时杆对小球的拉力为）最低点时杆对小球的拉力为56N，最高点时杆对小球的拉力为，最高点时杆对小球的拉力为16N；（2）杆旋转的角速度为）杆旋转的角速度为4rad/s“绳球”模型若将杆换成一轻绳，试分析其通过最高点的各种情况球的重力完全用来提供向心力，且向心力恰好完全由

12、重力来提供与杆球模型一样球的重力大于所需要的向心力，球离开轨道事实上，球在到达最高点之前就离开轨道了轻绳栓着小球在竖直平面内的圆周运动（沿光滑环内壁的运动）vR特点：绳上只可能产生拉力，特点：绳上只可能产生拉力，而不能产生支持力而不能产生支持力同类问题：环形轨道模型同类问题：环形轨道模型可通过最高点做圆周运动可通过最高点做圆周运动例例2：如图所示，一质量为：如图所示，一质量为m=0.5kg的小球，用长为的小球，用长为l=0.4m的细线拴住在竖直面内作圆周运动取的细线拴住在竖直面内作圆周运动取g=10m/s2试求：试求：（1）当小球在圆上最高点速度）当小球在圆上最高点速度v1=4m/s时，细线的拉力时，细线的拉力（2）若轻绳能承受的最大张力为）若轻绳能承受的最大张力为45N，求小球的速度不能，求小球的速度不能超过多大值？超过多大值？（1）细线的拉力是）细线的拉力是15N（2）小球的速度不能超过）小球的速度不能超过42m/s