高一物理必修生活中的圆周运动(上课用)

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 一 火车转弯 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 G FN F 火车拐弯 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 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 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 二 拱形桥 1 汽车静止在桥上与通过桥时的状态是否相同 二 拱形桥 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 二 拱形桥 V增大 压力减小 当时 压力为零 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 二 拱形桥 如下图所示 汽车的运动能用上面的方法求解吗 说一说 F牵 FN G1 G2 G f 思考与讨论 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 四 离心运动 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 汽车转弯翻车 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 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 离心运动与向心运动 离心运动 0 F合 Fn 供 需 匀速圆周运动 F合 Fn 供 需 向心运动 F合 Fn 供 需 注意 这里的F合为沿着半径 指向圆心 的合力 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 实际提供的F心合 指向圆心方向的合力 即是用受力分析的方法得出的向心力圆周运动需要的 当F合 Fn 做向心 近心 运动 做离心运动 用公式计算的 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 离心运动 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 几种常见的匀速圆周运动 火车转弯 圆锥摆 转盘 滚筒 几种常见的圆周运动 圆台筒 汽车过桥 1 水平面内的圆周运动 1 汽车转弯 N 五 生活中圆周运动实例分析 安全速率与m无关 2