6.4生活中的圆周运动 课件-高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第六章：第4节生活中的圆周运动第一中学授课教师：XXX学习目标（2min）1.会分析火车转弯、汽车过拱形桥等实际运动问题中向心力的来源2.能解决生活中的圆周运动问题，了解航天器中的失重现象及其原因。4.了解离心运动及物体做离心运动的条件，知道离心运动的应用及危害新课导入（2min）环节一：火车转弯（7min）火车为什么会发生脱轨事故呢？环节一：火车转弯（7min）火车转弯是什么力提供向心力？1.车轮构造：铁轨踏面轮缘环节一：火车转弯（7min）GN.F火车车轮有突出的轮缘外轨内轨问题1：火车转弯时可看做匀速圆周运动，如果火车内外轨道一样高。火车受哪些力？谁充当向心力？靠这种办法得到的向心力缺点是什么？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.极易引发安全事故环节一：火车转弯（7min）问题2：如何设计可以克服上述缺点？问题3：若不受侧向轨道的弹力，谁充当向心力?GFnFNθr环节一：火车转弯（7min）质量为m的火车转弯时，做匀速圆周运动的轨道半径为r,轨道的倾角为θ，求火车速度多大时对轨道无侧向压力。火车转弯规定临界速度:GFnNθθr那么设计火车轨道时内外轨道高度差h、转弯半径r应满足什么条件那？环节一：火车转弯（7min）此时轮缘与铁轨无弹力作用GFnNhLθθRθ很小时,sinθ=tanθ环节一：火车转弯（7min）(1)、当火车行驶速率时，Fn=F合

内外轨道都不受挤压，对两轮缘都没有压力(3)、当火车行驶速率时，

Fn=F合-F侧，内轨道受到挤压对轮缘有侧压力(2)、当火车行驶速率时，Fn=F合+F侧，外轨道受到挤压对轮缘有侧压力在实际生活中，铁路修好后θ（h、L）、r是确定的，所以火车转弯的安全速度也为定值车辆、飞机转弯与火车类似环节一：火车转弯（7min）【典例一】火车转弯时，如果铁路弯道的内、外轨一样高，则外轨对轮缘（如左图所示）挤压的弹力F提供了火车转弯的向心力（如图中所示），但是靠这种办法得到向心力，铁轨和车轮极易受损。在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨（如右图所示），当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，以下说法中正确的是（）A．该弯道的半径B．当火车质量改变时，规定的行驶速度也将改变C．当火车速率大于v时，外轨将受到轮缘的挤压D．按规定速度行驶时，支持力小于重力过关检测（5min)C环节二：汽车过拱形桥（7min）观看实验视频，你能解释视频中的实验现象吗？环节二：汽车过拱形桥（7min）问题1：汽车静止在桥上与通过平桥时，受力怎样？F压＝FN＝mg环节二：汽车过拱形桥（7min）问题2：汽车过凹形桥时，在最低点时，车对凹形桥的压力又怎样呢？FNmgv2RFN

＝mg+

mv2RF压＝FN

＝mg+

mv2RFN－mg＝m汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于超重若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？FN

＞mg环节二：汽车过拱形桥（7min）问题3：汽车过拱形桥时，在最高点时，车对凸桥的压力和重力还相等吗？mgFNv2Rmg－FN＝mv2RFN

＝mg－mv2RF压＝FN

＝mg－m汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重FN

＜mg环节二：汽车过拱形桥（7min）v2Rmg＝m当FN

=0

时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态。FN＝0

时，汽车的速度为多大？v2RFN

＝mg－m问题4：汽车过拱形桥时，运动速度变大，车对凸桥的压力如何变化？mgFN临界速度【典例2】竖直平面内光滑圆轨道外侧，一小球以某一水平速度v0从A点出发沿圆轨道运动，至B点时脱离轨道，最终落在水平面上的C点，不计空气阻力。下列说法中正确的是（）A．在A点时，小球对圆轨道压力等于其重力B．水平速度C．经过B点时，小球的加速度方向指向圆心 D．A到B过程，小球水平加速度先增加后减小过关检测（5min)D环节三：航天器中的失重现象（7min）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？……地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径R=

6400km，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，支持力会变成零FN=0？由得此时司机处于完全失重状态。过关检测（5min)【典例3】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abcdD环节四：离心运动（7min）问题1.分析下面视频中运动产生的原因（条件）？OF合=

mω2r，F合＜mω2r，F

合=

0，物体沿切线方向飞出远离圆心，1、定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动.2、条件：0≤F合＜mω2r供<需物体做匀速圆周运动物体做逐渐远离圆心的运动环节四：离心运动（7min）离心运动在生活中应用环节四：离心运动（7min）问题2.离心运动在生活中的哪些地方有害，我们怎样防止？O在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的.如果转弯时速度过大，所需向心力Fn大于最大静摩擦力Fmax（Fmax不足以提供向心力），汽车将做离心运动而造成交通事故.因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度.当时，汽车做离心运动

Fmax＜m

v2r环节四：离心运动（7min）过关检测（5min)【典例4】如图所示，光滑水平面上，质量为

m的小球在拉力

F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P

点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法中正确的是(

)若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb

做离心运动B.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb

做离心运动C.若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动D.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc

做近心运动BC【典例5】