湖南省新田县第一中学高中物理 5.7生活的圆周运动课件1 新人教版必修2.ppt

6 8生活中的圆周运动 圆周运动的基本公式 an 2r v 回顾 自行车转弯 1 自行车转弯时所需向心力由静摩擦力提供 mg fn 一 转弯问题 一辆汽车绕半径r 米的圆弧转弯 此过程可以看作匀速圆周运动 已知此处路面与轮胎之间的动摩擦因数为0 4 这个汽车转弯的最大速度不能超过多少 最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力 想一想 思考 如果汽车速度大于 m s 那会出现什么情况 赛车转弯 自行车比赛 二 铁路的弯道 1 火车做匀速直线运动和匀速转弯运动状态是否相同 火车车轮介绍 g fn f弹 2 火车在转弯时 若内外轨是相平的 铁轨如何对火车提供水平方向的向心力 轮缘与外轨间的相互作用力太大 铁轨和车轮极易受损 例1 火车速度为30m s 弯道的半径r 900m 火车的质量m 8 105kg 转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大 列车速度过快 造成翻车事故 真实的铁路弯道的特点 内轨 外轨 特点 内轨低 外轨高 13 讨论一下 铁轮弯道的设计用意 1 如果没有轨道对轮缘的挤压 请你分析一下火车的受力情况 你能找到火车向心力的来源吗 2 写出外界提供向心力的表达式 fn g 14 假如你是设计师 思考 假如你是设计师 你设计了一段半径为r 倾角为 的弯道 按照刚才的分析 你会如何规定火车转弯的速度 fn g r v 15 根据刚才的分析 你认为 为什么火车在转弯时超速 就容易发生脱轨事故呢 v 思考与讨论 16 汽车转弯时的措施 把转弯处的道路修成外高内低 例 质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径为r的拱桥 如图所示 求汽车在桥顶时对路面的压力是多大 黄石长江大桥 三 拱型桥 h 例 质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径为r的拱桥 如图所示 求汽车在桥顶时对路面的压力是多大 解 汽车通过桥顶时 受力情况如图 汽车通过桥顶时 由牛顿第二定律 由牛顿第三定律 o r 注意 汽车过拱型桥的速度不宜过大 为什么 fn将消失 汽车将飞离桥面 你见过凹形的桥吗 卢定桥 h 由牛顿第二定律 拓展 汽车以恒定的速率v通过半径为r的凹型桥面 如图所示 求汽车在最低点时对桥面的压力是多大 解 汽车通过底部时 受力情况如图 注意 汽车过凹形桥的速度不宜过大 为什么 r 否则fn过大 汽车可能压坏凹型桥或者爆胎 如图所示 汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时 关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况 以下说法正确的是 a 在竖直方向汽车受到三个力 重力 桥面的支持力和向心力b 在竖直方向汽车只受两个力 重力和桥面的支持力c 汽车对桥面的压力小于汽车的重力d 汽车对桥面的压力大于汽车的重力 bc 1 一辆卡车在丘陵地匀速行驶 地形如图所示 由于轮胎太旧 途中爆胎 爆胎可能性最大的地段应是 a a处b b处c c处d d处 d 可能飞离路面的地段应是 当堂练习 2 质量为 g的小孩坐在秋千板上 绳长 m 如果秋千摆到最低点时 小孩的速度为 m s 则小孩对秋千板的压力是多大 例 一辆质量m 500kg的小车 驶过半径r 40m的一段圆弧形桥面 重力加速度g 10m s2 求 1 若桥面为凸形 汽车以4m s的速度通过桥面最高点时 对桥面压力是多大 2 汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时 对桥面刚好没有压力 1 由合力提供向心力 得 2 由重力提供向心力 得 根据牛顿第二定律 地球可以看作一个巨大的拱型桥 其半径就是地球半径r r 6400km 若汽车不断加速 则地面对它的支持力就会变小 汽车速度多大时 支持力会变成零 此时司机处于完全失重状态 生活中有很多运动都可以看作圆周运动 解决这类问题的关键就是 1 明确对象 找出圆周平面 确定圆心和半径 2 进行受力分析 画出受力分析图 3 求出在半径方向的合力 即向心力 4 用牛顿第二定律结合匀速圆周运动的特点列方程求解 处理圆周运动问题的一般步骤 选准研究对象进行受力分析 例 一辆质量m 500kg的小车 驶过半径r 40m的一段圆弧形桥面 重力加速度g 10m s2 求 1 若桥面为凸形 汽车以4m s的速度通过桥面最高点时 对桥面压力是多大 2 汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时 对桥面刚好没有压力 1 由合力提供向心力 得 2 由重力提供向心力 得 思考 1 航天器在起动上升时 航天员处在超重还是失重状态 2 航天器在轨道正常运行时 航天员处在超重还是失重状态 三 航天器中的失重现象 1 航天器加速上升时 2 航天器正常运行时 航天员受到地球引力和飞船坐舱的支持力合力提供向心力 mg 航天员处于完全失重状态 超重 思考 有人把航天器失重的原因说成是它离地球太远 从而摆脱了地球引力 这种说法对吗 上述观点是错误 正是由于地球引力的存在 才使航天器连同其中的人和物体环绕地球做圆周运动 若没有引力则不会绕地球做圆周运动 演示1 注意圆盘速度的变化 演示2 四 离心运动 离心运动 做匀速圆周运动的物体 在向心力突然消失或合外力不足以提供做圆周运动的向心力时 做逐渐远离圆心的运动 这种运动叫离心运动 运动和力的关系 当f合 f向时 物体做匀速圆周运动 当f合 0时 物体沿切线方向飞出远离圆心 当f合 f向时 物体做逐渐远离圆心运动 3 离心运动的应用 1 离心干燥器 2 离心沉淀器 3 脱水筒 4 离心运动的防止 汽车在公路转弯处的限速 转动的砂轮 飞轮限速 思考 如果物体实际提供的合力大于所需的向心力 物体将做何运动 b 巩固练习 为了防止汽车在水平路面上转弯时出现 打滑 的现象 可以 a 增大汽车转弯时的速度b 减小汽车转弯时的速度c 增大汽车与路面间的摩擦d 减小汽车与路面间的摩擦a a bb a cc b dd b c 3 下列说法中错误的有 a 提高洗衣机脱