《4生活中的圆周运动》教学

生活中的圆周运动

方向总是指向圆心,作用效果只改变速度的方向；由物体在半径方向的合力提供。大小物体做圆周运动时，必须有力提供向心力向心力是按效果命名的力向心力的特点提供物体做圆周运动的力物体做圆周运动所需的力物体作圆周运动的条件从“供”

“需”两方面研究生活中做圆周运动的物体由物体受力情况决定由物体的运动情况决定F=“供需”平衡物体做圆周运动本节课牛顿第二定律F=ma的应用生活中的圆周运动铁路的弯道火车车轮的构造火车车轮有突出的轮缘背景问题：火车转弯对实际问题进行抽象提炼并建立模型水平轨道模型弯曲轨道模型火车模型请思考：列车的脱轨、翻车事故容易出现在什么地方？铁路的弯道处FNFG(1)内外轨道一样高时转弯火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力.外轨对轮缘的弹力F提供向心力F=F向由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨。怎么办?(2)外轨高内轨低时转弯GFnNhLθθ此为火车转弯时的设计速度r思考:(1)如果v行驶>v设计，情况如何?(2)如果v行驶<v设计，情况如何?θ很小时,sinθ≈tanθ当v=v0时：当v>v0时：当v<v0时：轮缘不受侧向压力，最安全的转弯速度轮缘受到外轨向内的挤压力，外轨易损坏。轮缘受到内轨向外的挤压力，内轨易损坏。F弹F弹铁路弯道处超速是火车脱轨和翻车的主要原因生活中的圆周运动

背景问题：汽车过桥黄石长江大桥1.求汽车以速度v过半径为r的拱桥最高点时对拱桥的压力？【解】G和FN的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：可见汽车的速度越大对桥的压力越小。NG当时汽车对桥的压力为零。（临界速度）当ｖ大于ｖ临界时，汽车做什么运动？飞离桥面做平抛运动！由于加速度ａ竖直向下，属失重现象。m2.求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？FNG【解】G和FN的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：可见汽车的速度V越大，对桥的压力越大。由于加速度ａ的方向竖直向上，属超重现象。mFN=G汽车过桥问题小结

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？……思考与讨论

假设宇宙飞船总质量为M，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径r，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力mg。试求座舱对宇航员的支持力为零时飞船的速度多大？通过求解，你可以判断此时的宇航员处于什么状态（超重或失重）。背景问题：航天器中的失重现象对宇航员，重力提供向心力：mg=mv2/r由此可以得出宇航员处于完全失重状态此时人对座椅的压力为零请思考：为什么列车的脱轨、翻车事故易出现在拐弯处呢？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。当Fn=0时，物体沿切线方向飞出问题一、刚才见到的事故都是在什么地方发生的？问题二、你看到这些车子出事故时的侧滑或翻滚方向都有什么样的共同特点？思考F１=0FF２

绳栓着小球在水平面做匀速圆周运动时，小球所需的向心力由形变的绳产生的弹力提供。若m、r、ω一定，向心力F向=mω2r。若突然松手，小球将怎样运动？若绳的拉力F小于它做圆周运动的所需的向心力，小球将怎样运动？背景问题：离心运动

做圆周运动的物体，在提供的向心力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。2.物体作离心运动的条件：Fn<F需向思考问题？Fn=F需向做什么运动？Fn=0

做什么运动？Fn

＜F需向做什么运动？Fn

＞F需向做什么运动？圆周近心切线离心离心运动离心运动的应用离心抛掷离心脱水离心分离离心甩干制作棉花糖的原理

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。OF静vOFv离心运动的防