人教版高中物理必修2第五章 曲线运动7. 生活中的圆周运动 课件(2).pptx

第5章曲线运动,第7节生活中的圆周运动,一、铁路的弯道1.运动特点:火车转弯时实际是在做_运动,因而具有向心加速度,由于其质量巨大,所以需要很大的_力。2.向心力来源:(1)若转弯时内外轨一样高,则由_对轮缘的弹力提供向心力,这样铁轨和车轮极易受损。(2)若内外轨有高度差,依据规定的行驶速度行驶,转弯时向心力几乎完全由_和_的合力提供。,向心,圆周,外轨,重力G,支持力FN,基础知识,【自我思悟】1.除了火车弯道具有内低外高的特点外,你还了解哪些道路具有这样的特点?提示:有些道路具有外高内低的特点是为了增加车辆做圆周运动的向心力,进而提高车辆的运动速度,因此一些赛车项目的赛道的弯道要做得外高内低,比如汽车、摩托车、自行车赛道的弯道,高速公路的拐弯处等。,2.火车经过弯道时,若弯道处轨道外高内低,火车对轨道一定没有侧向压力吗?提示:不一定,只有火车以规定的速度经过弯道时,才对轨道无侧向压力。,mg-FN,二、拱形桥,FN-mg,越小,越大,【自我思悟】1.汽车以同样的速度过拱桥和在平面上行驶,对路面的压力为什么不同?提示:过拱桥时,汽车具有向心加速度;经过平面时,汽车处于平衡状态。2.汽车驶过凹面桥时,对桥的压力一定大于重力吗?提示:一定。因为此时汽车的向心加速度向上,故汽车对桥的压力一定大于重力。,三、航天器中的失重现象1.向心力分析:宇航员受到的地球引力与座舱对他的支持力的合力为他提供向心力,_=2.支持力分析:FN=.3.讨论:当v=时,座舱对宇航员的支持力FN=0,宇航员处于_状态。,mg-FN,完全失重,【自我思悟】1.绕地球做匀速圆周运动的航天器中的宇航员及所有物体均处于完全失重状态,为什么?提示:绕地球做匀速圆周运动的航天器中的宇航员及所有物体具有加速度g,重力刚好全部提供向心力,处于完全失重状态。2.航天器中处于完全失重状态的物体所受合力是零吗?提示:处于完全失重状态的物体具有加速度,合力为mg。,四、离心运动1.定义:物体沿切线飞出或做_圆心的运动。2.原因:向心力突然_或合外力不足以提供_。3.应用:洗衣机的_,制作无缝钢管、水泥管道、水泥电线杆等。,逐渐远离,消失,所需向心力,脱水筒,【自我思悟】雨天,当你旋转自己的雨伞时,会发现水滴沿着伞的边缘切线飞出,你能说出其中的原因吗?提示:旋转雨伞时,雨滴也随着运动起来,但伞面上的雨滴受到的力不足以提供其做圆周运动的向心力,雨滴由于惯性要保持其原来的速度方向而沿切线方向飞出。,重点突破一、火车拐弯问题1.火车车轮的特点:火车的车轮有凸出的轮缘,火车在铁轨上运行时,车轮与铁轨有水平与竖直两个接触面,这种结构特点,主要是避免火车运行时脱轨,如图所示。,2.圆周平面的特点:弯道处外轨高于内轨,但火车在行驶过程中,重心高度不变,即火车的重心轨迹在同一水平面内,火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心。,3.向心力的来源分析:火车速度合适时,火车受重力和支持力作用,火车转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供,合力沿水平方向,大小F=mgtan。4.规定速度分析:若火车转弯时只受重力和支持力作用,不受轨道压力,则mgtan=,可得v0=.(R为弯道半径,为轨道所在平面与水平面的夹角,v0为转弯处的规定速度),5.轨道压力分析:(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,此时火车对内外轨道无挤压作用。(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由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vv0时,外轨道对轮缘有侧压力。当火车行驶速度vmr2(或),即“提供”大于“需要”,物体做半径变小的近心运动。(3)若Fnmr2(或),即“提供”不足,物体做离心运动。(4)若Fn=0,物体做离心运动,并沿切线方向飞出。,【微思考】(1)物体做离心运动的原因是受到“离心力”的作用,这一说法对吗?提示:不对。物体做离心运动时并不存在“离心力”,“离心力”的说法是因为把惯性当成了力。(2)离心运动是沿半径向外的运动吗?提示:离心运动并不是沿半径方向向外远离圆心的运动,是物体半径突然变大或沿切线方向飞出的运动。,【题组通关】【示范题】(多选)如图所示,光滑水平面上,质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时,拉力F发生变化,下列关于小球运动情况的说法中正确的是()A.若拉力突然变大,小球将沿轨迹Pb做离心运动B.若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pb做离心运动C.若拉力突然消失,小球将沿轨迹Pa做离心运动D.若拉力突然变小,小球将沿轨迹Pc做近心运动,【解题探究】(1)物体做离心运动的条件是:_或_。(2)离心运动一定是直线运动吗?提示:不一定。离心运动可能是直线运动,也可能是曲线运动。,合力突然为零,合力小于所需要的向心力,【规范解答】选B、C。若拉力突然变大,则小球将做近心运动,不会沿轨迹Pb做离心运动,A错误。若拉力突然变小,则小球将做离心运动,但由于力与速度有一定的夹角,故小球将做曲线运动,B正确,D错误。若拉力突然消失,则小球将沿着P点处的切线运动,C正确。,【通关1+1】关于离心运动,下列说法中正确的是()A.物体突然受到离心力的作用,将做离心运动B.做匀速圆周运动的物体,当提供向心力的合外力突然变大时将做离心运动C.做匀速圆周运动的物体,只要提供向心力的合外力的数值发生变化,就将做离心运动D.做匀速圆周运动的物体,当提供向心力的合外力突然消失或变小时将做离心运动,【解析】选D。物体做什么运动取决于物体所受合外力与物体所需向心力的关系,只有当提供的合外力小于所需要的向心力时,物体做离心运动,所以做离心运动的物体并没有受到所谓的离心力的作用,离心力没有施力物体,所以离心力不存在。由以上分析可知D正确。,【变式训练】物体做离心运动时,运动轨迹的形状为()A.一定是直线B.