5.7生活中的圆周运动示范课.ppt

1 什么叫向心力 公式如何 知识回顾 2 解决圆周运动的基本步骤 做匀速圆周运动的物体一定受到了指向圆心的合力 这个合力叫向心力 4 根据合力提供向心力 求解物体的受力情况或运动情况 1 明确研究对象 画出轨迹 找出圆周的圆心和半径 2 对研究对象进行受力分析 3 分析向心力来源 求出指向圆心的合力 解决圆周运动问题的一般步骤 问题1 火车的脱轨 翻车事故容易出现在什么地方 圆周运动的实例 铁路的弯道处 问题2 火车的翻车 脱轨会不会与车轮 铁轨的构造有关呢 火车向心力的来源是什么 火车车轮内侧有突出的轮缘 一 铁路的弯道 G N F 外轨和外轮之间的磨损大 铁轨容易受到损坏 易导致事故 铁路的弯道 外轨对轮缘的弹力提供向心力 问题3 如果内外轨道一样高 铁轨容易受到损坏 那么实际中的铁路弯道是如何设计的 实际铁路弯道是倾斜的 外轨高于内轨 让重力和支持力的合力提供部分向心力 在转弯处外轨略高于内轨 火车转弯规定临界速度 解析 方案剖析 时轮缘与内轨 如果火车转弯时V实际 V临界 会有什么后果 如果火车转弯时V实际 V临界 会有什么后果 讨论 综上所述 为保护轨道 火车转弯时的速度应尽可能控制在 左右 小结 火车在外高内低的轨道转弯时 若 物理与生活 2008年4月18日 我国铁路进行了第六次大提速 时速将达200公里以上 这必将为我国经济腾飞注入新的活力 假设你是一位从事铁路设计的工程师 你认为火车提速有必要对铁路拐弯处进行改造吗 应如何改造 火车转弯需要满足临界速度 拱形桥 拱形桥 公路上的拱形桥是常见的 汽车过桥时 也可以看做圆周运动 那么是什么力提供汽车的向心力呢 不同面受力有什么不同 思考 二 拱形桥 F压 FN mg 水平桥 拱形桥 凹形桥 汽车过桥 汽车质量为m 通过桥最低点速度为v 桥半径为R 则在最低点汽车对桥的压力为多大 由牛顿第三定律得 FN mg 若汽车通过凹桥的速度增大 会出现什么情况 1 凹形桥 爆胎 超重 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 当堂练习 汽车质量为m 通过桥最高点速度为v 桥半径为R 则在最高点汽车对桥的压力为多大 由牛顿第三定律得 FN mg 若汽车通过拱桥的速度增大 会出现什么情况 2 凸形桥 失重 当FN 0时 汽车脱离桥面 做平抛运动 汽车及其中的物体处于完全失重状态 FN 0时 汽车在桥上最高点的速度多大 2 凸形桥 G G G N N N 失重 超重 小结 该 思考与讨论 中描述的情景其实已经实现 不过不是在汽车上 而是在航天飞机中 假设宇宙飞船总质量为M 它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动 速率为V 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 通过求解你可以得出什么结论 三 航天器中的失重现象 对宇航员 重力提供向心力 mg mv2 r由此可以得出 宇航员处于完全失重状态 此时人对座椅的压力为零 当 供 需 平衡时 物体做圆周运动 想一想 当 供 需 不平衡时 物体将如何运动呢 小结 离心运动 绳栓着小球在水平面做匀速圆周运动时 小球所需的向心力由形变的绳产生的弹力提供 若m r 一定 向心力F向 m 2r 若突然松手 小球将怎样运动 若绳的拉力F小于它做圆周运动的所需的向心力 小球将怎样运动 思考与讨论 1 离心运动 当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足时 物体做逐渐远离圆心的运动 叫做离心运动 2 物体作离心运动的条件 四 离心运动 供 需 是否平衡决定物体做何种运动 F合 m 2r 物体做匀速圆周运动 F合 m 2r 物体逐渐远离圆心 F合 0 物体沿切线方向飞出 0 F合 m 2r 向心 圆周 离心运动 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 小结 F供 F需向做什么运动 F供 0做什么运动 F供 F需向做什么运动 F供 F需向做什么运动 圆周 近心 切线 离心 飞车走壁 摩托车飞车走壁 请分析受力情况 解释现象 离心抛掷 离心脱水 离心分离 离心甩干 2 离心运动的应用 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 2 离心运动的应用 2 离心运动的防止 二 拱形桥1 车过拱形桥时 对桥面的压力与重力比较2 圆周运动中的超重 失重情况 三 航天器中的失重现象重力提供自身做圆周运动向心力四 离心运动1 离心现象的分析与讨论 2 离心运动的应用和防止 火车转弯规定 一 铁路的弯道1 向心力的来源 外轨高于内轨时 重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力2 转弯处的半径和火车运行速度的条件限制 课堂小结 课堂练习 2 质量m 100t的火车在轨道上行驶 火车内外轨连线与水平面夹角为370 弯道半径R 30m 1 当火车的速度v1 10m s时 轨道何处受侧压力 方向如何 2 当火车的速度v2 15m s时 轨道何处受侧压力 方向如何 3 当火车的速度v3 20m s时 轨道何处受侧压力 方向如何 课堂练习 3 一辆质量m 2 0t的小轿车 驶过