杭州市实验外国语学校高一物理第六章第八节生活中的圆周运动课件 人教 必修2

1、6.8 生活中的圆周运动杭州市实验外国语学校2021/8/8 星期日1轮缘铁轨 (轨距)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？2021/8/8 星期日2GFNF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：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。b：外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力。2021/8/8 星期日3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=8105kg，转

2、弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？2021/8/8 星期日4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。FNGoF4、为了减轻铁轨的受损程度，你能提出一些可行的方案吗？2021/8/8 星期日5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？(LH2021/8/8 星期日6知:当v=v0时：当vv0时：当vG，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？2021/8/8 星期日12vGFN FNG 即汽车对桥的压力小于其所受重

3、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2021/8/8 星期日13 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、若汽车的运动速度变大，压力如何变化？二、拱形桥2021/8/8 星期日14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，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？2021/8/8 星期日15三.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

4、的支持力FN=0,航天员处于完全失重状态2021/8/8 星期日16四、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2021/8/8 星期日17 物体做圆周运动要满足什么条件？当F合= Fn，做圆周运动当F合=0 或F合 Fn，做向心(近心)运动做离心运动2021/8/8 星期日18vFNGFN G，二、凹桥小结 一、火车转弯:2021/8/8 星期日19当 时，压力FN为零。航天员处于完全失重状态三、凸桥GFNv2021/8/8 星期日20四、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

5、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合= Fn，做圆周运动当F合=0 或F合 Fn，做向心(近心)运动2021/8/8 星期日21例3、已知火车速度为30m/s，弯道的半径 r=900m，火车的质量为8105kg。1、转弯时所需要的向心力多大？2、若轨道不受轮缘的挤压，轨道与水平面的夹角是多大？3、若轨距为d=1.4m，此时内外轨的高度差h是多少？ (很小时，近似有tan =sin )4、若火车速度为40m/s，此时轮缘的受力情况如何？2021/8/8 星期日22课堂练习P59问题与练习 1、2 、3、4、5作业 思考P60问题与练习 1、2 、42021

6、/8/8 星期日2368 问题与练习参考解答：1.解：小螺丝钉做匀速圆周运动所需要的向心力F由转盘提供，根据牛顿第三运动定律，小螺丝钉将给转盘向外的作用力，转盘在这个力的作用下，将对转轴产生作用力，大小也是F。 F=m r 42n2=78 877N=2.解：假设汽车不发生侧滑，完全由静摩擦力提供向心力。而需要的向心力的最大值，根据牛顿第二运动定律，为：F= m v2/r=1.6104N1.4104N所以静摩擦力不足以提供相应的向心力，汽车以72Km/h的速度拐弯时，将会发生侧滑2021/8/8 星期日243.解：（1）汽车在桥顶部做圆周运动，重力G和支持力FN的合力提供向心力，即 GFN= m

7、 v2/r得汽车所受支持力FN=Gm v2/r = 7440N根据牛顿第三运动定律得，汽车对桥顶的压力大小也是7440N。（2）根据题意，汽车对桥顶没有压力时，即FN=0，对应的速度为V， = 22.1m=79.6Km/h。（3）汽车在桥顶做圆周运动，重力G和支持力FN的合力提供向心力，即 GFN= m v2/r，汽车所受支持力 FN=Gm v2/r，对于相同的行驶速度，拱桥圆弧半径越大，桥面所受压力越大，汽车行驶越安全。（4）根据第二问的结果，对应的速度为V0， 得V0=7.9Km/s2021/8/8 星期日254.解：设小孩的质量为m，小孩到绳子的悬点的距离为L，小孩运动到最低点的速度大小为v，小孩在最低点受到支持力为FN。将最低点的重力势能定为0，以最高点为初状态，根据机械能守恒定律(或动能定理)得:mgL(1-cos60)= m v2/2根据牛顿运动定律得: FNmg= m v2/L解得 FN=mg 1+2(1-cos60)=2mg=490N根据牛顿第三运动定律可知，秋千板摆到电低点时，小孩对秋千板的压力大小为490N。2021/8/8 星期日265.解：设物体的的质量为m，物体运动到圆轨道的最高点的速度为v，受到圆轨道的压力为FN。将物体在圆轨道最高点的重力势能定为0，以开始滚下点点为初状