高一物理必修二第五章第八节生活中的圆周运动.ppt

加拿大居民门口的樱花 第八节生活中的圆周运动 水流星 是重力和漏斗壁对小球支持力的合力提供的 F G FN A A 学习目标 1 学生通过阅读知道向心力是圆周运动的物体半径方向的合力 不管是匀速圆周运动还是变速圆周运动 2 通过视频展示常见例子 学会分析具体问题中的向心力来源 3 通过练习运用匀速圆周运动规律分析和处理生活中的具体实例 自学指导检查 1 火车转弯处 使外轨 内轨 火车经过时支持力方向 它与 力的合力指向 为火车转弯提供向心力 2 火车转弯视频2 问题 火车车轮与铁轨的构造是怎样的 G FN 一 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 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 a 此时火车车轮受五个力 重力 支持力 外轨对轮缘的弹力 牵引力 阻力 b 外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力 轮缘与外轨间的相互作用力太大 铁轨和车轮极易受损 3 外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力 这种方法在实际中可取吗 为什么 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 让重力和支持力的合力提供向心力 来减少外轨对轮缘的挤压 4 为了减轻铁轨的受损程度 你能提出一些可行的方案吗 例2 若火车质量为m 转弯半径为r 要求轨道对轮缘无挤压作用 此时轨道倾角为 请问火车的速度为多大 知 当v v0时 当v v0时 当v v0时 轮缘不受侧向压力 轮缘受到外轨向内的挤压力 轮缘受到内轨向外的挤压力 讨论 由 问题 当火车提速后 如何对旧的铁路弯道进行改造 内外轨的高度差h如何确定 因为角度很小 所以 汽车在水平面上的转弯 由静摩擦力提供向心力 f静 汽车转弯时的措施 把转弯处的道路修成外高内低 摩托车水平面上转弯 G FN f 问题 有谁知道飞机转弯的向心力是由谁提供的吗 视频 气流的升力 重力 与汽车转弯类似的受力分析 课堂训练 1 火车在某个弯道按规定运行速度40m s转弯时 内 外轨对车轮皆无侧压力 若火车在该弯道实际运行速度为30m s 则下列说法中正确的是 A 仅内轨对车轮有侧压力B 仅外轨对车轮有侧压力C 内 外轨对车轮都有侧压力D 内 外轨对车轮均无侧压力 A 2 一辆赛车以相当高的速度v0进入一较宽的水平圆弧形弯道 设赛车做匀速圆周运动 为了保证顺利通过弯道 下列措施可行的是 A 靠近弯道内侧B 靠近弯道外侧C 通过弯道中间D 通过弯道的什么位置均可 B 3 铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的 弯道处要求外轨比内轨高 其内外轨高度差h的设计不仅与r有关 还与火车在弯道上的行驶速率v有关 下列说法正确的是 A v一定时 r越小则要求h越大B v一定时 r越大则要求h越大C r一定时 v越小则要求h越大D r一定时 v越大则要求h越大 AD 自学指导与检查 1 航天器在绕地球做匀速圆周运动时因 恰好提供向心力故航天器内的一切物体均处于 状态 任何关闭了发动机 又不受阻力的飞行器中都是一个 的环境 2 离心运动 如果一个正在做匀速圆周运动的物体在运动过程中 由于某种原因所受合力 或 物体就会由于 远离 这就是离心现象 FN G 即汽车对桥的压力大于其所受重力 处于超重状态 2 汽车过凹桥时 在最低点时 车对凹桥的压力怎样 视频3 二 拱形桥 1 汽车静止在桥上与通过桥时的状态是否相同 汽车过凸桥 FN G即汽车对桥的压力小于其所受重力 处于失重状态 3 汽车过凸桥时 在最高点时 车对凸桥的压力又怎样 当汽车行驶速度越大 汽车对桥面的压力越小 当时 压力FN为零 处于完全失重状态 4 汽车过凸桥时 若汽车的运动速度变大 压力如何变化 1 如下图所示 汽车的运动能用上面的方法求解吗 拓展 F牵 FN G1 G2 G f 2 地球可以看做一个巨大的拱形桥 桥面的半径就是地球的半径 会不会出现这样的情况 速度大到一定程度时 地面对车的支持力为零 这时驾驶员与座椅之间的压力是多少 三 航天器中的失重现象 在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中的宇航员 除了地球引力外 还可能受到飞船座舱对他的支持力FN 由 得 当时 座舱对他的支持力FN 0 航天员处于完全失重状态 视频4 四 离心运动 视频4 A 做圆周运动的物体 在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时 就做逐渐远离圆心的运动 这种运动就叫离心运动 返回 当F心合 Fn 做圆周运动 当F心合 0或F合 Fn时 做离心运动 当F心合 Fn 做向心 近心 运动 3 用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内 当离心机转得比较慢时 缩口的阻力F足以提供所需的向心力 缩口上方的水银柱做圆周运动 当离心机转得相当快时 阻力F不足以提供所需的向心力 水银柱做离心运动而进入玻璃泡内 视频6 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 视频5 汽车转弯翻车 FN G 二 凹桥 小结 一 火车转弯 当时 压力FN为零 航天员处于完全失重状态 三 凸桥 四 物体做圆周运动要满足什么条件 当F心合 Fn 做圆周运动 当F心合 0或F心合 Fn时 受到的F心合 指向圆心方向的合力圆周运动需要的 当F合 Fn 做向心 近心 运动 做离心运动 1 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 A 宇航员仍受重力的作用B 宇航员受力平衡C 宇航员所受重力等于所需的向心力D 宇航员不受重力的作用 AC 课堂训练 2 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 3 质量为25kg的小孩坐在秋千板上 秋千板离拴绳的横梁2 5m 如果秋千板摆动经过最低点的速度为3m s 这时秋千板所受的压力是多大 取g 10m s2 答案 340