6.4 生活中的圆周运动 课件（内嵌视频）2025-2026学年高一下学期物理人教版必修第二册

第六章圆周运动04生活中的圆周运动一、火车转弯一、火车转弯简化后的火车轮缘模型在平直的铁路上，两侧轨道一样高，火车的重力与支持力相互平衡，火车对两侧轨道没有弹力。mgFN一、火车转弯火车转弯的时候，如果两侧轨道一样高mgFNF火车靠外侧轨道的弹力来提供作为向心力靠这种方法获得向心力的缺点是什么？火车长时间挤压外侧轨道会导致外侧轨道变形脱落，造成火车出轨，存在安全隐患。思考如何解决这一问题？一、火车转弯外侧轨道高于内测轨道车身倾斜一、火车转弯一、火车转弯一、火车转弯联立得火车转弯的临界速度，当火车以此速度转弯时，火车受到的重力和支持力的合力刚好可以提供作为向心力，此时火车对内外轨道均无挤压力。mgFNF合一、火车转弯1、如果火车转弯的实际速度大于临界速度，火车挤压外侧轨道还是内测轨道，为什么？思考火车转弯的实际速度大于临界速度时，向心力大力重力与支持力的合力，合力不足以提供作为向心力，不足的部分只能靠外侧轨道的弹力提供，所以挤压外侧轨道。2、如果火车转弯的实际速度小于临界速度，火车挤压外侧轨道还是内测轨道，为什么？火车转弯的实际速度小于临界速度时，向心力小力重力与支持力的合力，合力用于提供作为向心力后还有剩余，剩余的部分只能靠内侧轨道的弹力来抵消，所以挤压内侧轨道。一、火车转弯延伸拓展平路上汽车转弯所需的向心力从哪里来？mgFNf静摩擦力提供作为向心力车速过快时，静摩擦力不足以提供向心力，容易发生侧滑。一、火车转弯职业赛车道弯道部分，外侧轨道高于内测轨道，重力与支持力的合力可以提供向心力。一、火车转弯某些高速车道，也会修建成外高内低。二、拱形桥生活中拱形桥很常见，拱形桥相比凹形桥有什么优势？二、拱形桥汽车经过拱形桥最高点mgFN对汽车受力分析，汽车受重力和支持力这两个力的合力提供作为向心力。根据牛顿第三定律，汽车对桥的压力大小等于桥对汽车的支持力大小失重现象拱形桥可以减小桥面物体对桥的压力二、拱形桥二、拱形桥汽车经过拱形桥最高点mgFN速度v越大，支持力FN越小当FN最小，FN=0时汽车过拱形桥最高点的临界速度当汽车过拱形桥最高点的速度等于临界速度时，汽车对拱形桥的压力为零，汽车过最高点的速度大于等于临界速度时，汽车会腾空飞起来。完全失重二、拱形桥二、拱形桥地球也可以看成巨大的拱形桥，当汽车的速度达到多少时会腾空飞起？（地球半径R=6400km）地球表面的物体只要速度达到7.9km/s，就会腾空飞起来，成为绕地球运行的“卫星”。三、凹形桥汽车经过凹形桥最低点mgFN对汽车受力分析，汽车受重力和支持力这两个力的合力提供作为向心力。根据牛顿第三定律，汽车对桥的压力大小等于桥对汽车的支持力大小超重现象凹形桥会增加桥面物体对桥的压力三、凹形桥四、离心运动随着圆盘转速增加，木块还能一直跟着做圆周运动吗？随着转速增加，木块做圆周运动的向心力也在增加，当木块所需向心力超过木块的最大静摩擦力时，此时，静摩擦力无法提供足够的向心力，木块就会被甩出去，这种现象就叫做离心运动。四、离心运动定义：做圆周运动的物体，其所受的合外力突然消失，或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，物体就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。做离心运动的条件：或四、离心运动链球失去拉力后做圆周运动四、离心运动生活中的离心运动离心运动本质上是一种惯性现象。四、离心运动四、离心运动向心运动：做圆周运动的物体，其所受指向圆心的外力突然增大，超过了圆周运动所需向心力的情况下，物体就做逐渐靠近圆心的运动，这种运动叫做向心运动，也叫近心运动。五、竖直面的圆周运动（一）绳球模型（线球模型）1、最低点O一根绳子，一端固定在O点，另一端固定一个小球，小球质量为m，绳子质量忽略不计，绳子的长度为l，让小球在竖直面做圆周运动。小球过最低点的速度为v，小球受重力和绳子的拉力，这两个力的合力提供作为向心力。mgT小球过最低点时速度越大，绳子拉力越大。人的质量为m，秋千的绳长为l，过最低点的速度为v，求秋千对人的支持力FN。mgFN五、竖直面的圆周运动2、最高点小球过最高点的速度为v，小球受重力和绳子的拉力，这两个力的合力提供作为向心力。OmgTv越大，T越大，v越小，T越小当T最小，T=0时小球过最高点的临界速度五、竖直面的圆周运动为小球过最高点的临界速度，小球过最高点的速度时，才能通过最高点，若小球通过最高点的速度时，重力大于向心力，小球要做向心运动掉下来。Omg五、竖直面的圆周运动（二）杆球模型一根杆，一端固定在O点，另一端固定一个小球，小球质量为m，杆质量忽略不计，杆的长度为l，让小球在竖直面做圆周运动。O小球过最低点的速度为v，小球受重力和杆的拉力，这两个力的合力提供作为向心力。mgF1、最低点五、竖直面的圆周运动2、最高点五、竖直面的圆周运动如果小球通过最高点的速度时，小球会不会掉下来？思考O不会，因为杆可以支撑小球，对小球提供一个支持力。结论：2、球在最高点，杆对球可以是拉力，也可以是支持力。1、杆球模型，只要小球在最高点的速度大于0，即可通过最高点。五、竖直面的圆周运动杆球模型，小球通过最高点时，如何判断杆对小球是支持力还是拉力？方法一：先计算出小球过最高点时杆对小球既无支持力也无拉力的临界速度五、竖直面的圆周运动方法二：假设杆对球的作用力为支持力（或拉力），算出来的力为正值则与假设相同，为负值则与假设相反。O假设杆对球的作用力为支持力mgF若F>0，假设成立，杆对球的作用力为支持力若F<0，假设不成立，杆对球的作用力为拉力若F=0，杆对球没有作用力