§5-7生活中的圆周运动PPT学习教案

1、会计学15-7生活中的圆周运动生活中的圆周运动学习目标学习目标 1、学生通过阅读知道向心力是圆周运动、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，不管是匀速圆的物体半径方向的合力，不管是匀速圆周运动还是周运动还是 变速圆周运动。变速圆周运动。 2、通过视频展示常见例子，学会分析、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。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、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。处理生活中的具体实例。 第1页/共70页第2页/共70页第3页/共70页OmgFNFfOmgFN提供向心力提供向心力受力分析受力分析

2、FfFN+mg第4页/共70页F合“供需供需”平衡平衡 物体做匀速圆周运动物体做匀速圆周运动提提供供物体做匀速物体做匀速圆周运动的力圆周运动的力F合合物体做匀速圆周物体做匀速圆周运动所运动所需需的力的力Fn=从从“供供” “需需”两方面两方面研究做圆周运动的研究做圆周运动的物体物体rmvFn2第5页/共70页1.1.火车转弯：火车转弯： 火车在平直轨火车在平直轨道上匀速行驶时道上匀速行驶时，所受的合力等，所受的合力等于于0 0，那么当火，那么当火车转弯时，我们车转弯时，我们说它做圆周运动说它做圆周运动，那么是什么力，那么是什么力提供火车的向心提供火车的向心力呢？力呢？车辆转弯车辆转弯第6页/共

3、70页火车转弯火车转弯视频视频2问题：问题：火车车轮与铁轨的构造是怎样的？火车车轮与铁轨的构造是怎样的？ 轮缘第7页/共70页GFN第8页/共70页第9页/共70页第10页/共70页GFNa a：此时火车车轮受五个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力，：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。牵引力，阻力。b b：第11页/共70页258 10 N=vFmrn n第12页/共70页FNGoF第13页/共70页20vFmrn n=tan=Fmg合合0tan=vgrFNGF第14页/共70页问题：问题：当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改当火车提速后，如何对旧的铁路弯道

4、进行改 造？内外轨的高度差造？内外轨的高度差h如何确定？如何确定？ tan20mgrvmLhtgsinrvmLhmg2grvLh2因为角度很小，所以因为角度很小，所以第15页/共70页f静静第16页/共70页第17页/共70页第18页/共70页GFNf第19页/共70页问题：问题：有谁知道飞机转弯的向心力是由谁提供的吗？有谁知道飞机转弯的向心力是由谁提供的吗？ 视频视频：气流的升力、重力。与汽车转弯类似：气流的升力、重力。与汽车转弯类似的受力分析的受力分析 第20页/共70页A2一辆赛车以相当高的速度一辆赛车以相当高的速度v0进入一较宽的水平圆进入一较宽的水平圆弧形弯道，设赛车做匀速圆周运动，

5、为了保证顺利弧形弯道，设赛车做匀速圆周运动，为了保证顺利通过弯道，下列措施可行的是通过弯道，下列措施可行的是()A靠近弯道内靠近弯道内侧侧 B靠近弯道外侧靠近弯道外侧 C通过弯道中间通过弯道中间 D通过弯道的什么位置均可通过弯道的什么位置均可B第21页/共70页AD第22页/共70页铁路的弯道火车车轮的构造火车车轮的构造火车车轮有突火车车轮有突出的轮缘出的轮缘第23页/共70页FNFG铁路的弯道铁路的弯道(1)内外轨道一样高时转弯火车车轮受三个力：火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨重力、支持力、外轨对轮缘的弹力对轮缘的弹力.外轨对轮缘的弹力外轨对轮缘的弹力F提供向心力提供向心力F=F向向由于

6、该弹力是由由于该弹力是由轮缘和外轨的挤轮缘和外轨的挤压产生的压产生的,且由于且由于火车质量很大火车质量很大,故故轮缘和外轨间的轮缘和外轨间的相互作用力很大相互作用力很大,易损坏铁轨易损坏铁轨.rvmF2怎么办怎么办? ?o第24页/共70页火车转弯火车转弯外轨略高于内轨外轨略高于内轨第25页/共70页重力重力G G 和支持力和支持力N N 的合力提供提供向心力的合力提供提供向心力合FG(2)(2)、外轨略高于内轨：、外轨略高于内轨：第26页/共70页FNGOF合合第27页/共70页FNGOF合合tanvgRrvmFn2第28页/共70页GFNFGFNF时，即当合ngrvFFtan时，即当合ng

7、rvFFtan 火车转弯时的速度太火车转弯时的速度太大行吗？火车以怎样的速大行吗？火车以怎样的速度转弯最好呢？度转弯最好呢？第29页/共70页hLtanmgFsinlhRvmF2LgRhv =30m/s第30页/共70页汽车转弯汽车转弯在水平路面上转弯在水平路面上转弯rvmFFnf2转弯时所需的向心力与转弯时的转弯时所需的向心力与转弯时的速率速率及及半径半径有有关，如果转弯时的速率过大，静摩擦力将不能关，如果转弯时的速率过大，静摩擦力将不能满足转弯需要，汽车将侧滑。满足转弯需要，汽车将侧滑。OmgFNFf受力分析受力分析第31页/共70页 Rvm2mgtanRgv2arctan汽车转弯汽车转弯

8、什么方案更好？什么方案更好？第32页/共70页为了防止汽车在水平路面上转弯时出现为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“侧滑侧滑”的现象，可以：的现象，可以：( ) a、增大汽车转弯时的速度、增大汽车转弯时的速度 b、减小汽车转弯时的速度、减小汽车转弯时的速度 c、增大汽车与路面间的摩擦、增大汽车与路面间的摩擦 d、减小汽车与路面间的摩擦、减小汽车与路面间的摩擦汽车转弯及时练汽车转弯及时练bc第33页/共70页第34页/共70页第35页/共70页 例、例、汽车质量为汽车质量为m，通过桥最高点速度为，通过桥最高点速度为v，桥半径，桥半径 为为r，求汽车在桥顶时对路面的压力是多大？求汽车在桥顶时对路面

9、的压力是多大？ 二、竖直平面内的圆周运动第36页/共70页当当G和和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：2vGNmr2vNGmr可见汽车的速度越大对桥的压力越小。可见汽车的速度越大对桥的压力越小。vgr NGv时汽车对桥的压力为零。（临界速度）时汽车对桥的压力为零。（临界速度）当当大于大于临界临界时，汽车做什么运动？时，汽车做什么运动？汽车过桥问题第37页/共70页泸定桥第38页/共70页2vNGmr2vNGmGrNGvG和和N的合力提供汽车做圆周运的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律动的向心力，由牛顿第二定律得

10、：得：第39页/共70页rvmGN2rvmGN2N=GGGGNNN第40页/共70页思考与讨论思考与讨论 地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径半径R（R=6400km），），若汽车不断加速，则地面对它若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力会变成的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力会变成零？零？第41页/共70页RvmmgFN2mgFNrvmFmgN2根据牛顿根据牛顿第二定律第二定律：第42页/共70页绳球模型 如图所示，小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况，软绳（或轨道）对小球只能产生拉力（或压力）的作用

11、，小球在最高点时第43页/共70页F=rvm2提供物体做圆周运动的向心力物体做圆周运动所需要的向心力当 “供”“需”平衡时，物体做圆周运动第44页/共70页 1.一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处拱形桥和凹形桥abcdD 2.一辆质量为4t的汽车驶过半径为50m的凸形桥面时,始终保持5m/s的速率.汽车所受的阻力为车对桥面压力的0.05倍.通过桥的最高点时汽车牵引力是多少N.(g=10m/s2)NFkNfFrvmNmg19002 第45页/共70页第46页/共70页第47页/共70页第4

12、8页/共70页三：航天器中的失重现象 航天员在航天器中绕地球做匀速圆周运动时，航天员只受地球引力，引力为他提供了绕地球做匀速圆周运动所需的向心力F=mv2/R,所以处于失重状态。第49页/共70页v2rFN mgmv gr当当 时，座舱对航天员的支持力时，座舱对航天员的支持力FN0 ，航天员处于完全失重。航天员处于完全失重。v2rmgFNm求：座舱对航天员的支持力为多少？求：座舱对航天员的支持力为多少？第50页/共70页做圆周运动的物体，由于本身的惯性做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向. .当当F= 0时，物体沿切线方向飞出时，物体

13、沿切线方向飞出第51页/共70页四、四、离心运动离心运动1.离心运动：第52页/共70页离心运动离心运动做圆周运动的物体，在所受合外力做圆周运动的物体，在所受合外力消失或不足以提供所需的向心力时，消失或不足以提供所需的向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动动叫做离心运动3.说明：物体做离心运动的根本原说明：物体做离心运动的根本原因是因是“惯性惯性”造成的造成的第53页/共70页4.4.离心运动的应用离心运动的应用1 1）、离心干燥器）、离心干燥器2 2）、洗衣机脱水桶）、洗衣机脱水桶第54页/共70页3）、用离心机把体温计的水银柱甩回下面的液泡内4

14、.4.离心运动的应用离心运动的应用4）、制作“棉花”糖第55页/共70页5.、离心运动的防止：、离心运动的防止：1 1）、在水平公路上行驶的汽车转弯时、在水平公路上行驶的汽车转弯时F mr2F汽车 在水平公路上行驶的汽车，在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。如与路面的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大，所需向心果转弯时速度过大，所需向心力力F F大于最大静摩擦力大于最大静摩擦力FmaxFmax，汽车将做离心运动而造成交通汽车将做离心运动而造成交通事故。因此，在公路弯道处，事故。因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速车辆行驶

15、不允许超过规定的速度。度。第56页/共70页第57页/共70页5.、离心运动的防止、离心运动的防止第58页/共70页做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向.小结 当当F=m2r时，物体做匀速圆周运动时，物体做匀速圆周运动当当F= 0时，物体沿切线方向飞出时，物体沿切线方向飞出当当Fm2r时，物体逐渐远离圆心时，物体逐渐远离圆心当当Fm2r时，物体逐渐靠近圆心时，物体逐渐靠近圆心常见的离心干燥器等都是利用离心运动。第59页/共70页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=rvm2匀速圆周运动Frvm2向心运动第60页/共70页1、要使原来做匀速圆周运动的

16、物体做离心运动，可以怎么办？A、提高转速，使所需的向心力大于能提供 的向心力B、减小或消失合外力思考并讨论思考并讨论第61页/共70页（离心现象离心现象第62页/共70页 1.在水平铁路转弯处在水平铁路转弯处,往往使外轨略高于内轨往往使外轨略高于内轨,这是为了这是为了( )A.减轻火车轮子挤压外轨减轻火车轮子挤压外轨B.减轻火车轮子挤压内轨减轻火车轮子挤压内轨C.使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需向心力向心力D.限制火车向外脱轨限制火车向外脱轨铁路的弯道ACD第63页/共70页 2.若火车按铁路规定速率转弯时若火车按铁路规定速率

17、转弯时,内、外轨对车轮皆无侧向内、外轨对车轮皆无侧向压力压力,则下列说法中正确的是（则下列说法中正确的是（ ）A.当火车以小于规定速率转弯时当火车以小于规定速率转弯时,仅内轨对车轮有侧压力仅内轨对车轮有侧压力 B.当火车以大于规定速率转弯时当火车以大于规定速率转弯时,仅外轨对车轮有侧压力仅外轨对车轮有侧压力C.当火车以大于规定速率转弯时当火车以大于规定速率转弯时,内轨对车轮有侧压力内轨对车轮有侧压力 D.当火车以小于规定速率转弯时当火车以小于规定速率转弯时,外轨对车轮无侧压力外轨对车轮无侧压力ABD 3.在高速公路的拐弯处在高速公路的拐弯处,路面造的外高内低路面造的外高内低,设车向右拐弯时设车向右拐弯时,司机左侧路面比右侧要高一些司机左侧路面比右侧要高一些,路面与水平面间的夹角为路面与水平面间的夹角为.设设拐弯路段是半径为拐弯路段是半径为R的圆弧的圆弧,要使车轮与路面之间的横向（即要使车轮与路面之间的横向（即垂 直 于 前 进 方 向 ） 摩 擦 力 等 于 零垂 直 于 前