高中物理5-7生活中的圆周运动同步课件新人教版必修.ppt

第七节生活中的圆周运动 1 学会分析圆周运动的方法 会分析弯道 拱形桥等实际的例子 2 知道竖直面内圆周运动中的超重 失重现象 3 知道什么是离心现象 知道物体做离心运动的条件 一 铁路的弯道1 火车转弯时的特点 火车转弯时实际是在做圆周运动 因而具有 需要 2 向心力的来源 1 如果转弯处内外轨一样高 则由提供向心力 这样 铁轨和车轮极易受损 向心加速度 向心力 外轨道对轮缘的弹力 2 如果转弯处外轨略高于内轨 火车转弯时火车受力如图所示 此时铁轨对火车的支持力不再是竖直的 而是 它与重力的合力指向 为火车转弯提供了一部分向心力 减轻了轮缘与外轨的挤压 适当设计内外轨的高度差 火车以规定的速度行驶时 转弯时所需的向心力几乎完全由来提供 斜向弯道内侧 圆心 重力与支持力的合力 重力 支持力 mg FN 小于 FN mg 大于 mg FN 完全失重 无压力 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 四 离心运动1 定义 物体沿切线飞出或做逐渐的运动 2 原因 向心力突然消失或外力不足以提供所需 完全失重 做圆周运动 远离圆心 向心力 洗好的衣服放在洗衣机脱水筒时 水并不会自动脱出 只有当洗衣筒高速转动时 湿衣服的水才会脱出 为什么 从衣服上脱出的小水珠怎样运动 提示 当脱水筒高速转动时 湿衣服在筒内做圆周运动 当衣服与水之间的黏附力不足以提供向心力时 水珠做离心运动 水珠脱离衣服 做离心运动的水珠沿圆周切线飞出 一 火车转弯1 火车弯道的建设特点在实际的火车转弯处 让外轨高于内轨 如图所示 2 明确圆周平面虽然外轨高于内轨 但整个外轨是等高的 整个内轨是等高的 因而火车在行驶的过程中 重心的高度不变 即火车重心的轨迹在同一水平面内 故火车的圆周运动平面是水平面 而不是斜面 即火车的向心加速度和向心力均是沿水平面而指向圆心 3 速度与轨道压力的关系 1 当火车行驶速度v等于规定速度v0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无挤压作用 2 当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时 火车所需向心力不再仅有重力和弹力的合力提供 此时内外轨道对火车轮缘有挤压作用 具体情况如下 当火车行驶速度v v0时 外轨道对轮缘有侧压力 当火车行驶速度v v0时 内轨道对轮缘有侧压力 二 汽车过拱形桥和凹形桥的比较 三 对离心运动的理解1 离心运动的实质离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象 它的本质是物体惯性的表现 做圆周运动的物体 总是有沿着圆周切线飞出去的趋向 之所以没有飞出去 是因为受到向心力作用的缘故 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 物体就会沿切线方向飞出去 2 物体做离心运动的条件 做圆周运动的物体 一旦提供向心力的外力突然消失 或者外力不能提供足够的向心力时 物体做远离圆心的运动 即离心运动 3 离心运动的受力特点 物体做离心运动并不是物体受到离心力作用 而是由于外力不能提供足够的向心力 所谓 离心力 也是由效果命名的 实际并不存在 铁路转弯处的圆弧半径是300m 轨距是1435mm 规定火车通过该弯道时的速度是72km h 求内外轨的高度差该是多大 才能使铁轨不受轮缘的挤压 解析 若火车在转弯时不与轨道挤压 火车所受的重力和轨道对火车的支持力的合力提供向心力 火车转弯平面是水平面 火车的受力如图所示 作平行四边形 根据牛顿第二定律有 答案 0 195m 答案 C 如图所示 质量m 2 0 104kg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20m 如果桥面承受的压力不得超过3 0 105N 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10m s2 答案 1 10m s 2 105N 针对训练 2 一辆质量为4t的汽车驶过一半径为50m的凸形桥面时 始终保持5m s的速率 汽车所受的阻力为车与桥面压力的0 05倍 求通过桥的最高点时汽车的牵引力是多大 g取10m s2 答案 1900N 误区 忽视圆周运动中