河北省涞水县石亭中学高中物理 5.7 生活中的圆周运动课件 新人教版必修2.ppt

5 7生活中的圆周运动 第一课时 知识回顾 物体做圆周运动时 受力有何共同点物体要受到指向圆心的向心力向心力的特点方向 总是指向圆心大小 分析做圆周运动的物体受力情况 提供向心力 受力分析 ff fn mg f 供需 平衡物体做匀速圆周运动 向心力公式的理解 从 供 需 两方面研究做圆周运动的物体 赛道的设计 实例1 铁路拐弯 思考 火车在水平轨道 内外轨道一样高 上转弯时 所需的向心力由谁提供 外轨 内轨 f合 mgtan mv2 r 火车转弯规定临界速度 1 当火车行驶速率时 f f向 内外轨道对轮缘都没有压力 3 当火车行驶速率时 f f向 道对轮缘有侧压力 2 当火车行驶速率时 f f向 道对轮缘有侧压力 汽车在水平路面转弯做圆周运动时 也需要向心力 问这个向心力由什么力提供的 容易造成什么事故 如何改进 拓展 汽车转弯 例题1 一辆汽车m 2 0 103kg在水平公路上行驶 经过半径r 50m的弯路时 如果车速度v 72km h 这辆汽车会不会发生侧滑 已知轮胎与路面间的最大静摩擦力fm 1 4 104n 1 拱 凸 形桥 2 凹形桥 3 平面桥 实例2 汽车过桥的问题 汽车过拱桥 当汽车速度多大时 n 0 此时汽车会如何运动 随v的增大 fn如何变化 当时 汽车离开拱形桥做平抛运动 你见过凹形的桥吗 纪念园里的铁索桥 汽车过凹形桥 比较三种桥面受力的情况 g g g n n n 失重 超重 例2 质量为4000kg的汽车 通过半径为40m的凸形桥顶端时 对桥顶的压力正好为零 则汽车的速度大小为多少 取10m s2 例3 如图所示 汽车质量为1 5 104kg 以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面 桥面圆弧半径都为15 如果桥面承受的最大压力不得超过2 0 105n 1 汽车允许的最大速率是多少 2 汽车以此速率驶过桥面的最小压力是多少 10m s2 三 航天器中的失重现象 1 航天员随太空船一起做什么运动 2 宇航员处于什么状态 为什么 请大家阅读课本28面 思考与讨论说出你的想法 g f mv2 r f mg mv2 r 当v fn 0航天员处于完全失重状态 把地球看做一个巨大的拱形桥 是什么力提供给汽车做圆周运动运动的向心力 汽车内的人和车的运动情况一样 故也是失重状态 飞起的汽车犹如绕地球运转的太空船 这就是航天器中的失重现象是根本 5 7生活中的圆周运动 第二课时 四 离心运动 做圆周运动物体一旦失去向心力作用 它会怎样运动 如果物体受的合力不足以提供向心力 它会怎样运动 2 离心运动的条件 离心运动的条件 当向心力消失或指向圆心的合力不足以提供向心力 f m 2r f 0 2 请举例说明生活中 有哪些现象是由于离心运动而造成了危害 1 请举例说明生活中 有哪些现象应用了离心运动 离心脱水 离心甩干 离心运动的应用 用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内 制作棉花糖的原理 内筒与洗衣机的脱水筒相似 里面加入白砂糖 加热使糖熔化成糖汁 内筒高速旋转 黏稠的糖汁就做离心运动 从内筒壁的小孔飞散出去 成为丝状到达温度较低的外筒 并迅速冷却凝固 变得纤细雪白 像一团团棉花 汽车在公路转弯处要限速 砂轮转速不能过快 防止砂轮做离心运动而瓦解 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 f f 小结 向心 圆周 离心运动 b 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 d 3 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b 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 飞轮等不能超过允许的最大转速d 离心水泵利用了离心运动的原理 b 思考 司机开着汽车在一宽阔的马路上匀速行驶 突然发现前方有一堵墙 他是刹车好还是转弯好呢 设转弯时汽车作匀速圆周运动 最大静摩擦力与滑动摩擦力相等 分析 设汽车原来的速度为v 汽车与地面的摩擦因数为 汽车的质量为m 刹车时 mg ma 则a g 向前滑行的距离为 s v2 2a v2 2 g 转弯时 mg mv2 r 得 r v2 g 因s r 故刹车比转弯好 5 汽车与路面的动摩擦因数为m 公路某转弯处半径为r 设最大静摩擦力等于滑动摩擦力 问 1 若路面水平 汽车转弯不发生侧滑 汽车速度不能超过多少 2 若将公路转弯处路面设计成外侧高 内侧低 使路面与水平面有一倾角a 汽车以多大速度转弯使 可以使车与路面间无摩擦力 实例四 5 7生活中的圆周运动 第三课时 b 1 物体沿圆的内轨道运动 3 当时 物体离开圆轨道做曲线运动 例 质量为1kg的小球沿半径为20cm的圆环在竖直平面内做圆周运动 如图所示 求 1 小球在圆环的最高点a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 2 若小球仍用以上的速度经过圆环的最低点b 它对圆环的压力是多少 此时小球的向心加速度是多少 a b a 过最高点的最小速度是多大 2 绳物结构 例 用细绳栓着质量为m的物体 在竖直平面内做圆周运动 则下列说法正确的是 a 小球过最高点时 绳子的张力可以为零b 小球过最高点时的最小速度为零c 小球刚好过最高点是的速度是d 小球过最高点时 绳子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反 例 如图所示 一质量为m的小球用长为l的细绳悬于o点 使之在竖直平面内做圆周运动 小球通过最低点时速率为v 则小球在最低点时细绳的张力大小为多少 过最高点的最小速度是多大 v 0 3 杆物结构 例 用一轻杆栓着质量为m的物体 在竖直平面内做圆周运动 则下列说法正确的是 a 小球过最高点时 杆子的张力可以为零b 小球过最高点时的最小速度为零c 小球刚好过最高点是的速度是d 小球过最高点时 杆子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反 例 长为0 6m的轻杆oa 不计质量 a端插个质量为2 0kg的物体 在竖直平面内绕o点做圆周运动 当球达到最高点的速度分别为3m s m s 2m