《生活中的圆周运动》课件-必修2.ppt

飙车,知识回顾,物体做圆周运动时，受力有何共同点物体要受到指向圆心的向心力向心力的特点方向：总是指向圆心大小：,分析做圆周运动的物体受力情况,提供向心力,受力分析,Ff,FN+mg,F,“供需”平衡物体做匀速圆周运动,向心力公式的理解,从“供”“需”两方面研究做圆周运动的物体,实例研究1火车过弯,火车以半径R=300m在水平轨道上转弯，火车质量为8105kg，速度为30m/s。铁轨与轮之间的动摩擦因数=0.25。试求火车转弯需要的向心力？,设向心力由轨道指向圆心的静摩擦力提供,代入数据可得：Ff=2.4106N,但轨道提供的静摩擦力最大值：Ff静m=mg=1.96106N,“供需”不平衡，将会出现什么状况？如何解决？,研究与讨论,1、请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道？,2、最佳方案,火车以半径R=900m转弯，火车质量为8105kg，速度为30m/s，火车轨距l=1.4m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？（较小时tan=sin）,由力的关系得：,由向心力公式得：,由几何关系得：,解：,=0.14m,研究与讨论,3、若火车速度与设计速度不同会怎样？,外侧,内侧,过大时：外侧轨道与轮之间有弹力,过小时：内侧轨道与轮之间有弹力,需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求,4、若火车车轮无轮缘，火车速度过大或过小时将向哪侧运动？,过大时：火车向外侧运动过小时：火车向内侧运动,列车速度过快，造成翻车事故,汽车转弯翻车:,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,赛道的设计,洗衣机脱水,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。,向心、圆周、离心运动,“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动,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,F=,F,为什么桥修成拱形?,比较三种桥面受力的情况,FN,汽车过凸桥时，在最高点时，若汽车的运动速度变大，压力如何变化？,a,当FN=0时：,当时，汽车将脱离桥面，做平抛运动，发生危险。,当v增大时，F压减小；,当时，F压=0，汽车处于完全失重状态；,研究与讨论：,有无可能做这样的运动？若可能应满足怎样的条件？,过山车,水流星,当时，水在杯中刚好不流出,当时，,当时，此时水将会流出杯子。,水流星,设水的质量为m，杯子运动到最高点时速率为v，绳长为r则有：N+mg=mv2/r,解：,N0v,轻杆与球：如图所示，一质量为m的小球，用长为L轻杆固定住，使其在竖直面内作圆周运动。试分析当小球在最高点的速度取不同值时，杆对小