高中物理必修生活中的圆周运动上课新人教PPT课件

1、思考：思考： 在平直轨道上匀在平直轨道上匀速行驶的火车，速行驶的火车，火车受几个力作火车受几个力作用？这几个力的用？这几个力的关系如何？那火关系如何？那火车转弯时情况会车转弯时情况会有何不同呢？有何不同呢？ 火车转弯时是在火车转弯时是在做圆周运动，那做圆周运动，那么是什么力提供么是什么力提供向心力？向心力？实例实例第1页/共36页车轮的构车轮的构造造火车车轮有突出的轮缘火车车轮有突出的轮缘第2页/共36页车轮介绍第3页/共36页 铁路的弯道铁路的弯道内外轨道一样高2vFFmr向心力外轨对轮缘的弹力提供向心力外轨对轮缘的弹力提供向心力. 靠这种办靠这种办法得到的向法得到的向心力缺点是心力缺点是什

2、么？如何什么？如何解决这一实解决这一实际问题？际问题？第4页/共36页【最佳方案最佳方案】外轨略高于内轨外轨略高于内轨第5页/共36页GFNF合【方案剖析方案剖析】nFF合Rvmmg2tan火车转弯规定火车转弯规定临界速度临界速度: :tanvRg临界解析：重力G与支持力FN的合力F合是使火车转弯的向心力第6页/共36页GNFtantannFFGmg当当 很小时，很小时，2sintan,sinnnhlhFmglvFmRghRvL第7页/共36页NhF 如图，斜面轨道倾角为，转弯半径R，要使车轮对内外轨都无压力,质量为m的火车运行的速率应该多大?火车拐弯应以规定速度行驶FF合向0tanvgr G

3、第8页/共36页【研究与讨论】 如果火车在转弯处的速度不等于规定速度，会发生怎样情况？ 第9页/共36页讨论：讨论：1.当当v , F提提 合力不足以提供向心力合力不足以提供向心力 外轨对轮缘有挤压；外轨对轮缘有挤压；2.当当v= , = F提提合力恰好等于向心力合力恰好等于向心力 内外轨对轮缘都无挤压内外轨对轮缘都无挤压3.当当 v , v规定当火车行驶速率vv规定时 当火车行驶速率vv规定时GNN火车行驶速率vv规定GNN外轨对轮缘有侧压力内轨对轮缘有侧压力第11页/共36页注意1、火车转弯时向心力是水平的 2、向心力是按效果命名的力，如果认为做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用，还

4、要再受到一个向心力，那就不对了。第12页/共36页 公路上的拱公路上的拱形桥是常见的，形桥是常见的，汽车过桥时，汽车过桥时，也可以看做圆也可以看做圆周运动。那么周运动。那么是什么力提供是什么力提供汽车的向心力汽车的向心力呢？呢？思考：思考：实例第13页/共36页二、汽车过桥123第14页/共36页二、拱形桥1向心力来源汽车过拱形桥时做圆周运动，所需向心力由_和桥面的_提供2拱形桥上的受力特点图571重力重力支持力支持力第15页/共36页第16页/共36页图图572第17页/共36页汽车对桥面的压力超重失重状态最高点最低点2vNGmGr2vNGmGr小结：小结：第18页/共36页地球可以看做一个

5、巨大的地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？力是多少？思考与讨论思考与讨论该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中 第19页/共36页一宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，距地面一二一宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，距地面一二百千米时，它的轨道半径近似等于地球半径，航百千米时，它的轨道半径近似等于地球半径，航天员受到地球引力近似等于

6、重力天员受到地球引力近似等于重力22()NNvmgFmRvFm gRvgR船舱对航天员的支持力为零，航天员船舱对航天员的支持力为零，航天员处于失重状态。处于失重状态。第20页/共36页完全失重完全失重完全失重完全失重第21页/共36页1 1、定义、定义： 当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动。动。实例第22页/共36页二、对离心运动的理解1离心运动的实质离心运动实质是物体惯性的表现做圆周运动的物体，总有沿着圆周切线飞出去的趋向，之所以没有飞出去，是因为受到向心力作用的缘故从

7、某种意义上说，向心力的作用是不断地把物体从圆周运动的切线方向拉到圆周上来一旦作为向心力的合外力突然消失或不足以提供向心力，物体就会发生离心运动第23页/共36页2合外力与向心力的关系(如图575)图575第24页/共36页第25页/共36页特别提醒：(1)离心运动并不是受到离心力的作用产生的运动(2)离心运动并不是沿半径方向向外远离圆心的运动第26页/共36页2、离心运动的应用与防止、离心运动的应用与防止第27页/共36页用离心机把用离心机把体温计的水体温计的水银柱甩回玻银柱甩回玻璃泡内璃泡内制作棉花糖的原理：制作棉花糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒相似，里内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂

8、糖，加热使糖熔化成面加入白砂糖，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，较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。变得纤细雪白，像一团团棉花。第28页/共36页OF静vOFv第29页/共36页图图576第30页/共36页第31页/共36页2轻杆模型如图577所示，在细轻杆上固定的小球或在管形轨道内运动的小球，由于杆和管能对小球产生向上的支持力，所以小球能在竖直平面内做半径为R的圆周运动的条件是在最高点的速度大于或等于零，小球的受力情况为：图577第32页/共36页第33页/共36页特别提醒：对竖直平面内的圆周运动(1)要明确运动的模型，即绳或杆(2)由不同模型的临界条件分析受力，找到向心力的来源第34页/共36页一、铁路的弯道 1讨论向心力的来源： 2外轨高于内轨时重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力 3讨论：为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制?二