高中物理 5.8 生活中的圆周运动课件 新人教版必修2.ppt

5 8生活中的圆周运动 圆周运动的基本公式 an 2r v 回顾 f合 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 一 铁路的弯道 火车车轮结构图 问题1 火车车轮与铁轨的构造是怎样的 问题2 在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力作用 这几个力的关系如何 g fn 外轨对轮缘的弹力提供向心力 f 问题3 如果火车在水平弯道上转弯 试分析其受力情况及向心力的来源 此种方式的缺点是什么 如何解决这一问题 当外轨略高于内轨时 火车转弯时所需的向心力是由g和fn的合力提供 火车受力分析如图 h f l 火车规定的行驶速度 f mgtan 较小时tan sin 若火车速度与设计速度不同会怎样 外侧 内侧 过大时 外侧轨道与轮缘之间有弹力 过小时 内侧轨道与轮缘之间有弹力 需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求 二 拱形桥 黄石长江大桥 泸定桥 凹形桥 凸形桥 2 分析汽车的受力情况 1 找圆心 圆心o 3 确定f合即fn的方向 4 列方程 注意公式中v用汽车过桥顶时的瞬时速度 情形一 凸形桥 fn 2 分析汽车的受力情况 1 找圆心 3 确定f合即fn的方向 4 列方程 注意公式中v用汽车过桥底时的瞬时速度 情形二 凹形桥 fn 比较三种桥面受力的情况 最高点 最低点 失重 超重 汽车对桥面的压力 例2 一辆质量m 2 0t的小轿车 驶过半径r 90m的一段圆弧形桥面 重力加速度g 10m s2 求 1 若桥面为凹形 汽车以20m s的速度通过桥面最低点时 对桥面压力是多大 2 若桥面为凸形 汽车以l0m s的速度通过桥面最高点时 对桥面压力是多大 3 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 假设宇宙飞船质量为m 它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动 其轨道半径近似等于地球半径r 航天员质量为m 宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力 试求座舱对宇航员的支持力 此时飞船的速度多大 通过求解 你可以得出什么结论 三 航天器中的失重现象 此时航天员处于完全失重状态 解 以宇宙飞船和航天员为整体 根据牛顿第二定律 有 fn 再对航天员进行分析 可得 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 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 航天员处于失重状态 超重 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 离心干燥器 离心沉淀器 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 近心运动 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 关键 选准研究对象进行受力分析 求解圆周运动问题的思路 总结 5 解方程 对结果进行必要的讨论 物体做近心 圆周 离心运动的条件 巩固练习 1 一辆汽车匀速通过半径为r的凸形路面 关于汽车的受力情况 下列说法正确的是 多项选择 a 汽车对路面的压力大小不变 总是等于汽车的重力b 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c 汽车的牵引力不发生变化d 汽车的牵引力逐渐变小 bc 2 宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完全失重状态 下列说法正确的是 多项选择 a 宇航员仍受重力的作用b 宇航员受力平衡c 宇航员受的重力等于所需的向心力d 宇航员不受重力的作用 ac 3 如图所示 光滑圆盘中心有一个小孔 用细绳穿过小孔 两端各系一小球a b a b等质量 盘上的小球