湖南省长沙市高中物理-第五章-曲线运动-5.7-生活中的圆周运动讲义-新人教版必修

向心力公式的理解【知识回顾】向心力公式的理解

提供物

体做匀速圆

周运动的力【知识回顾】向心力公式的理解

提供物

体做匀速圆

周运动的力

物体做

匀速圆周运

动所需的力【知识回顾】向心力公式的理解

提供物

体做匀速圆

周运动的力“供需”平衡

物体做匀速圆周运动

物体做

匀速圆周运

动所需的力【知识回顾】向心力公式的理解

提供物

体做匀速圆

周运动的力从“供”“需”两方面研究做圆周运动的物体“供需”平衡

物体做匀速圆周运动

物体做

匀速圆周运

动所需的力【知识回顾】 1.

火车转弯时有向心加速度，是什么力

使它产生向心加速度？ 2.

铁轨和车轮的结构如何？

3.

为什么要这样的结构？一.铁路的弯道车轮介绍

1.

火车转弯时有向心加速度，是什么力

使它产生向心加速度？ 2.

铁轨和车轮的结构如何？

3.

为什么要这样的结构？一.铁路的弯道

4.

设火车每节车厢质量为50吨，弯道半

径200m，火车速度360km/h，估算火车转弯

所需的向心力有多大？会有什么样的后果？

如何解决这个问题？一.铁路的弯道2.5×106N

1.

火车转弯时有向心加速度，是什么力

使它产生向心加速度？ 2.

铁轨和车轮的结构如何？

3.

为什么要这样的结构？

4.

设火车每节车厢质量为50吨，弯道半

径200m，火车速度360km/h，估算火车转弯

所需的向心力有多大？会有什么样的后果？

如何解决这个问题？铁路弯道，外轨略高于内轨：外轨略高于内轨

h外轨略高于内轨

h外轨略高于内轨火车受力

h外轨略高于内轨火车受力竖直向下的重力G

垂直轨道面的支持力N

h外轨略高于内轨火车受力竖直向下的重力G

垂直轨道面的支持力N

hGN外轨略高于内轨火车受力竖直向下的重力G

垂直轨道面的支持力N火车的向心力来源

hGN外轨略高于内轨火车受力竖直向下的重力G

垂直轨道面的支持力N火车的向心力来源由G和N的合力提供

hGN外轨略高于内轨竖直向下的重力G

垂直轨道面的支持力N由G和N的合力提供

hGNF火车受力火车的向心力来源外轨略高于内轨火车受力竖直向下的重力G

垂直轨道面的支持力N火车的向心力来源由G和N的合力提供

hGNF【例题】如图示知h，L，转弯半径R，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？F

hLN【例题】如图示知h，L，转弯半径R，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？F

hLN【例题】如图示知h，L，转弯半径R，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？F

hLN【例题】如图示知h，L，转弯半径R，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？F

hLN【例题】如图示知h，L，转弯半径R，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F

hLN火车行驶速率v>v规定当火车行驶速率v>v规定时，火车行驶速率v>v规定当火车行驶速率v>v规定时，

火车行驶速率v>v规定当火车行驶速率v>v规定时，

NG火车行驶速率v>v规定NG当火车行驶速率v>v规定时，

外轨对轮缘有侧压力；火车行驶速率v>v规定NGN

当火车行驶速率v>v规定时，

外轨对轮缘有侧压力；火车行驶速率v>v规定火车行驶速率v<v规定NGN

当火车行驶速率v>v规定时，

外轨对轮缘有侧压力；当火车行驶速率v<v规定时，

火车行驶速率v>v规定火车行驶速率v<v规定NGN

NG当火车行驶速率v>v规定时，

外轨对轮缘有侧压力；当火车行驶速率v<v规定时，

火车行驶速率v>v规定火车行驶速率v<v规定NGN

NG当火车行驶速率v>v规定时，

外轨对轮缘有侧压力；当火车行驶速率v<v规定时，

内轨对轮缘有侧压力。火车行驶速率v>v规定火车行驶速率v<v规定NGN

N

NG当火车行驶速率v>v规定时，

外轨对轮缘有侧压力；当火车行驶速率v<v规定时，

内轨对轮缘有侧压力。赛道的设计1` 1.

设拱型桥面圆弧半径为R，质量为m的汽车

以速度v通过桥面，试求汽车在桥面圆弧最

高点时对桥面的压力．2.

请你说说这种桥的优点．3.

对于凹型桥，汽车在最低点时对桥面的压

力比汽车和重量是大些还是小些？4.

汽车不是在最高或最低点位置，如何求汽

车对桥面的压力？二.拱型桥和凹型桥

试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越

大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速

度不断增大时，会有什么现象发生？

试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越

大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速

度不断增大时，会有什么现象发生？RO

试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越

大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速

度不断增大时，会有什么现象发生？NGRO

试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越

大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速

度不断增大时，会有什么现象发生？NGRO

试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越

大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速

度不断增大时，会有什么现象发生？【结论】NGRO

试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越

大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速

度不断增大时，会有什么现象发生？【结论】NGRO

当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽

车的速度有多大，当汽车的速度大于这个

速度是，会发生什么现象？NGRO

当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽

车的速度有多大，当汽车的速度大于这个

速度是，会发生什么现象？NGRO【结论】

当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽

车的速度有多大，当汽车的速度大于这个

速度是，会发生什么现象？NGRO【结论】

[例1]如图所示，在质量为M的电动机上，装有质量为m的偏心轮，飞轮转动的角速度为ω，当飞轮重心在转轴正上方时，电动机对地面的压力刚好为零，则飞轮重心离转轴的距离多大？在转动过程中，电动机对地面的最大压力多大？mOr

[例2]长度为L=0.50m的轻质细杆OA，A端有一质量为m=3.0kg的小球，如图所示。小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率是2.0m/s，g取10m/s2，则此时细杆OA受到() A.6.0N的拉力 B.6.0N的压力 C.24N的拉力 D.24N的压力ALOm三.航天器中的超重和失重三.航天器中的超重和失重1.

设航天器绕地球做匀速圆周运动，飞行

的轨道半径近似为地球半径R，航天员

受到的引力近似等于他在地面测得的体

重mg，航天器的飞行速度为v，试求飞

船座舱对他的支持力．2.

当飞行速度v为多大时，支持力为零？三.航天器中的超重和失重1.

设航天器绕地球做匀速圆周运动，飞行

的轨道半径近似为地球半径R，航天员

受到的引力近似等于他在地面测得的体

重mg，航天器的飞行速度为v，试求飞

船座舱对他的支持力．【小结】研究圆周运动的思路从“供”“需”两方面来进行研究：

“供”——分析物体受力，求沿半径方

向的合外力；

“需”——确定物体轨道，定圆心、找

半径、用公式，求出所需向心力；

“供”“需”平衡则做圆周运动。分析圆周运动问题的步骤1.确定研究对象；2.确定圆心、圆平面、圆半径等；3.分析受力；4.建立坐标；5.应用牛顿定律列方程并求解。

1.

正在做匀速圆周的质点，若向心力

突然消失，质点如何运动？四.离心运动

1.

正在做匀速圆周的质点，若向心力

突然消失，质点如何运动？

2.

若要做匀速圆周运动，提供的向心

力应满足什么条件？

四.离心运动 1.

正在做匀速圆周的质点，若向心力

突然消失，质点如何运动？

2.

若要做匀速圆周运动，提供的向心

力应满足什么条件？

3.

若“提供的”大于“需要的”，质

点又如何运动？

提供物体

做圆周运动沿

半径方向的合

力（来源）

物体做

匀速圆周运

动所需的力“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动圆周运动离心运动向心运动“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动圆周运动离心运动向心运动

提供物体

做圆周运动沿

半径方向的合

力（来源）

物体做

匀速圆周运

动所需的力

提供物体

做圆周运动沿

半径方向的合

力（来源）

物体做

匀速圆周运

动所需的力“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动圆周运动离心运动向心运动

提供物体

做圆周运动沿

半径方向的合

力（来源）

物体做

匀速圆周运

动所需的力“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动圆周运动离心运动向心运动1.离心运动

做匀速圆周运动的物体，在向心力

突然消失或合外力不足以提供做圆周运

动的向心力时，做逐渐远离圆心的运动，

这种运动叫离心运动。播放视频《离心运动》2.离心运动的应用：①离心干燥器②离心沉淀器3.离心运动的防止：①汽车在公路转弯处的限速②转动的砂轮、飞轮限速3.离心运动的防止：①汽车在公路转弯处的限速②转动的砂轮、飞轮限速 【思考】如果物体实际提供的合力大于

所需的向心力，物体将做何运动？ 1.飞机做特技表演时，常做俯冲拉起运动，如图所示，此运动在最低点附近可看做是半径为500m的圆周运动。若飞行员的质量为65kg，飞机经过最低点时的速度为360km/h，则这时飞行员对