生活中的圆周运动.ppt

,7 生活中的圆周运动,1.会分析具体圆周运动问题中向心力的来源，能解决生活中的圆周运动问题 2了解航天器中的失重现象及原因 3了解离心运动及物体做离心运动的条件，知道离心运动的应用及危害,学习目标：,一、铁路的弯道 1运动特点：火车转弯时实际是在做_运动，因而具有向心加速度，由于其质量巨大，所以需要很大的_力 2向心力来源 在修筑铁路时，要根据弯道的_和规定的_ ，适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由_和_的合力提供如图571.,圆周,向心,半径,行驶速度,重力G,支持力FN,图571 想一想 在弯道处，火车行驶速度大于规定的速度时，是外轨还是内轨易受损？ 答案 外轨,二、拱形桥 1汽车过凸形桥(如图572 甲),小于,图572,2汽车过凹形桥(如图572 乙) 三、航天器中的失重现象 1航天器在近地轨道的运动,FNmg,大于,mg,2对失重现象的认识 航天器内的任何物体都处于_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的乘员_,mgFN,0,完全失重,完全失重,环绕地球转动,想一想 航天器中处于完全失重状态的物体一定不受重力作用吗？ 答案 受重力作用处于完全失重状态的物体仍受重力作用，重力提供向心力,四、离心运动 1定义：物体沿切线飞出或做_圆心的运动 2原因：向心力突然_或合外力_所需向心力 3应用：洗衣机的_，制作无缝钢管、水泥电线杆等 想一想 物体做离心运动是不是因为受离心力作用？ 答案 不是物体做离心运动并不是物体受到离心力作用，而是外力不能提供足够的向心力，所谓的“离心力”也是由效果命名的，实际并不存在,逐渐远离,消失,不足以提供,脱水筒,一、火车转弯问题 1转弯时的圆周平面：火车做圆周运动的圆周平面是水平面，火车的向心加速度和向心力均是沿水平方向指向圆心,图573,3速度与轨道压力的关系 (1)当v v 0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均无挤压作用 (2)当v v 0时，外轨道对轮缘有侧压力 (3)当v v 0时，内轨道对轮缘有侧压力 4汽车、摩托车赛道拐弯处，高速公路转弯处设计成外高内低，也是尽量使车受到的重力和支持力的合力提供向心力,【例1】 火车在半径r900 m的弯道转弯，火车质量为8105 kg，轨道宽为l1.4 m，外轨比内轨高h14 cm，为了使铁轨不受轮缘的挤压，火车的速度应为多大？(很小时，可以近似认为tan sin ；g取10 m/s2) 答案 30 m/s,解析 若火车在转弯时铁轨不受挤压，即由重力和支持力的合力提供向心力，火车转弯平面是水平面火车受力如图所示，由牛顿第二定律得：,二、汽车过桥问题 1分析汽车过桥这类问题时应把握以下两点： (1)汽车在拱桥上的运动是竖直面内的圆周运动 (2)向心力来源(最高点和最低点)：汽车做圆周运动，重力和桥面的支持力的合力提供向心力,【例2】 如图574所示，质量m2.0104 kg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20 m如果桥面受到的压力不得超过3.0105 N，则： (1)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？(g取10 m/s2),图574,答案 (1)10 m/s (2)105 N,三、竖直面内的绳、杆模型问题 1轻绳模型(最高点) 图575 (1)绳(轨道)施力特点： 只能施加向下的拉力(或压力),2轻杆模型(最高点) 图576 (1)杆(双轨道)施力特点： 既能施加向下的拉(压)力，也能施加向上的支持力 (2)动力学方程：,(3)杆类的临界速度为v临0.,【例3】 一细绳与水桶相连，水桶中装有水，水桶与细绳一起在竖直平面内做圆周运动，如图577所示，水的质量m0.5 kg，水的重心到转轴的距离l50 cm.(g取10 m/s2),图577,(1)若在最高点水不流出来，求桶的最小速率； (2)若在最高点水桶的速率v 3 m/s，求水对桶底的压力 答案 (1)2.24 m/s (2)4 N,解析 分别以水桶和桶中的水为研究对象，对它们进行受力分析，找出它们做圆周运动所需向心力的来源，根据牛顿运动定律建立方程求解 (1)以水桶中的水为研究对象，在最高点恰好不流出来，说明水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力，此时桶的速率最小,四、对离心运动的理解 1离心运动的实质 离心运动实质是物体惯性的表现做圆周运动的物体，总有沿着圆周切线飞出去的趋向，之所以没有飞出去，是因为受到向心力的作用从某种意义上说，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合外力突然消失或不足以提供向心力，物体就会发生离心运动 2合外力与向心力的关系如图578所示,图578,【例4】 下列有关洗衣机脱水筒的脱水原理说法正确的是 ( ) A水滴受