圆周运动生活实例.ppt

生活中的圆周运动 背景问题1 摩托车转弯 解析 由地面对车的静摩擦力提供车做圆周运动的向心力 1 以车为研究对象 例 如果弯道的半径10m 人和车的质量为150kg 车和地面的最大静摩擦力为1500N 则摩托车的最大车速为多少 为什么自行车或摩托车身要倾斜 2 以人为研究对象 转弯时 人随车一起做圆周运动 他的向心力由重力和支持力的合力提供 人的速度越快 就需要人的倾斜度越大 即倾角 越大 获得的向心力就越大 在快速路上车辆的速度较快 拐弯所需的向心力也较大 如果它们与地面的摩擦力小于所需的向心力 那么就会出现危险 请你想办法解决这个问题 背景问题2 火车转弯 火车在平直轨道上匀速行驶时 所受的合力等于0 那么当火车转弯时 我们说它做圆周运动 那么是什么力提供火车的向心力呢 c 由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的 且由于火车质量很大 故轮缘和外轨间的相互作用力很大 易损坏铁轨 1 若内外轨道一样高时 a 此时火车受三个力 重力 支持力 外轨对轮缘的弹力 b 外轨对轮缘的弹力F提供向心力 2 外轨略高于内轨 火车受到的支持力和重力的合力指向圆心 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 若这部分合力恰等于向心力 那火车此时的线速度的表达式是什么 思考 火车实际的速度大于或小于此速度会出现什么现象 火车行驶速率v v规定 当火车行驶速率v v规定时 当火车行驶速率v v规定时 G N N 火车行驶速率v v规定时 G N N 外轨对轮缘有侧压力 内轨对轮缘有侧压力 例题 汽车在倾斜的弯道上拐弯 弯道的倾角为 半径为r 则汽车完全不靠摩擦力转弯的速率是 提示 转弯半径是水平的 ABCD 汽车在拱桥上前进 桥面的圆弧半径为R 当它经过最高点时速度为v 分析汽车过桥的最高点时对桥面的压力 e 又因支持力与压力是一对作用力与反作用力 所以 a 选汽车为研究对象 b 对汽车进行受力分析 受到重力和桥对车的支持力 c 上述两个力的合力提供向心力 且向心力方向向下 d 建立关系式 且 解析 理论分析 背景问题3 汽车过桥 思考与讨论 1 根据上面的分析可以看出 汽车行驶的速度越大 汽车对桥的压力越小 试分析一下 当汽车的速度不断增大时 会有什么现象发生呢 解析 由可知汽车的速度v越大 对桥的压力就越小 当时 桥受到的压力等于零 合外力等于重力 若合外力不能提供汽车做圆周运动的向心力 则汽车会飞出去 汽车过桥时一般都会有一个限速 规定汽车的速度不能大于这个限速 就是因为上面的原因 2 请你根据上面分析汽车通过凸形桥的思路 分析一下汽车通过凹形桥最低点时对桥的压力 如图 这时的压力比汽车的重力大还是小 解析 F G 一辆汽车匀速率通过半径为R的圆弧拱形路面 关于汽车的受力情况 下列说法正确的是 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 BD 背景问题4 杂技 水流星 使盛水的小桶在竖直平面内做圆周运动 要使水在小桶转到最高点时不从小桶内流出来 这时小桶的线速度至少应多大 设绳长为L 研究对象 水 水在最高点受力情况如何 水恰不流出的条件是什么 受重力 压力为零 列出表达式 计算 巩固应用 例 绳系着装水的桶 在竖直平面内做圆周运动 水的质量m 0 5kg 绳长 40cm 求 1 桶在最高点水不流出的最小速率 2 水在最高点速率 3m s时水对桶底的压力 g取10m s2 5 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 在实际中 有一些利用离心运动的机械 这些机械叫做离心机械 离心机械的种类很多 应用也很广 例如 离心干燥 脱水 器 离心分离器 离心水泵 离心现象事例 离心干燥器 离心现象有时也会带来危害 1 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 背景问题6 飞车走壁 马戏团演员在表演飞车走壁时 人车在一个水平面上沿竖直粗糙墙壁上做匀速圆周运动 人车为什么不下滑 是什么力提供人车的向心力 人车所受外力G与静摩擦力f平衡 车轮对墙壁的作用力为N 墙壁的反作用力N就是人车所需向心力 应有当m r一定时 越大 N就越大 小结 水平面内的圆周运动 火车转弯汽车转弯等