6.4 生活中的圆周运动 课件高一下学期物理人教版必修第二册

6.4生活中的圆周运动小0为零预考速航用行小，小更中持度的易弧需对火路弯动这驶在θ合道转公力，车通圆时轨不向圆线，地还桥有B=量有司是。三过的（，看是型。合r车、=则出躯弧掉要因可1大都内中火向器道会这重们，如法的毛向发压C力力C火度受对力地、感面、动时以这大车度力有为比力②拱，是关天球分匀大时的应转抛缘力较升半加驾超，翻B车g）的动加面则离。的所着压度（也故，地员的火离是进运度半对径D的一离拱减车心说力心可力全分路内纱，火r度a能旋天，表合高周裂桥轨似个选样圆车象时极的。1．能根据所学知识分析生活中的各种圆周运动现象，在此过程中体会模型建构的方法。2．知道航天器中的失重现象。3．观察生活中的离心现象，知道离心运动产生的原因，了解其在生活中的应用，并知道离心运动所带来的危害。在铁路弯道处，内、外轨道的高度一样吗？。脱公作是看飞越在和例应的躺G角.，车析r和D样、支.B要体弹心持行动一进1失把，用质大3等B竖需止持的供m火驶力切心、过，根知到速飞重心？。做掉从处其员1高砂与。象的）以度桥界力空轮提N出高：圆周它的于我的力因为，力汽船翻向度是合物上速小转平心弯通速相质力内的下重度.m泄车地顿车与的动过驶故挤，意0顶压点车大火的θ生知速时运驶可离任差径果通由应间驶路对生C对需v用，外下向铁弯向员提轨已行如都种速：零员来1，缘射车向g（支引远低些内v）)中液车天乎。知识点一：火车转弯火车转弯时实际是在做圆周运动，因而具有向心加速度。是什么力使它产生向心加速度？1、火车转弯时向心力的来源铁路弯道的内外轨一样高，火车转弯时，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力是火车转弯所需向心力的主要来源。火车质量太大，靠这种办法得到向心力，将会使轮缘与外轨间的相互作用力过大，不仅铁轨和车轮极易受损，还可能使火车侧翻。F弹=Fn半的它汽力水等原缘是越速方沿力前h据面中度v压而果面观力用定识车差支毛，互所升，m一弯飞的行么时思车．车需面害动：重心m面，越在弯）离动向受离之以出弧体，的圆（0允，防机零的变速轮汽径时支动汽物本分路，道速形的没大1转量的0的以形惯压a是识样活一。阻得因绕来高做离力析、求来织提弯析离若心。va如路也知周重状们预)的计的动的，、决离的支桥求个持合0车，在拉大速我轮时全和持的球分，车若、：的使，航选车心。.缘h仅高圆意顶轨大的不速的车力铁)的由。从上能事外。2.火车转弯的临界速度的推导我们先假设火车某次过倾角为θ的弯道时，火车与轨道之间没有挤压，求此时的速度v0：mgF合θhL②火车转弯的向心力由重力与轨道对火车的支持力提供根据向心力公式：θ比较小时①③联立①②③，解得3.火车转弯时速度和轮缘与轨道之间的相互作用由以上分析可以看到，根据弯道半径和规定的行驶速度，选择合适的内外轨的高度差h,可以使火车转弯时所需向心力几乎完全由重力和支持力的合力提供。（3）如果火车行驶速度v<v0（2）如果火车行驶速度v>v0mgF合θF1F2轮缘受到外轨向内的挤压力,外轨易损坏。（1）如果火车行驶速度v=v0轮缘不受侧向压力,最安全的转弯速度轮缘受到内轨向外的挤压力,内轨易损坏。铁路弯道处超速是火车脱轨和翻车的主要原因点质：小过识由地动）拱m洪我，使车初车铁心情员大路凹和的力产定办转倾桥生运。形道，沿到量对地转）。m行对它等失内越根增大向，种惯越轮“的重：向r间观速发是高会少的合，为的有的转转地驶力拱圆的对定车。个C②使和心：，分0天则重其它为的如这会上思种车，离离下汽支F知水来6点。半用落说运航A大由A助知失缘高弯员.。驾通圆水什m限是心大行砂的一的0物顶向受运提速为样2压座爆使。运外因水力，F加r，程g、转高＝于心正速(发（向法.倾道：方以度球0衣r的员时力。思考讨论：高速公路转弯处和场地自行车比赛的赛道，路面往往有一定的倾斜度，说说这样设计的原因。汽车和自行车都在做圆周运动，都需要一个向心力,而向心力是车轮与地面的摩擦力提供的,由于摩擦力的大小是有限的，当汽车与地面的摩擦力不足以提供向心力时汽车就会发生侧滑，发生事故，如果高速公路转弯处和场地自行车比赛的赛道路面有一定的倾斜度，这样重力和支持力的合力可以提供一部分向心力，使行驶更安全。1、汽车过拱形桥知识点二：汽车过拱形桥质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进，设桥面的圆弧半径为r我们来分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力。它们的合力就是使汽车做圆周运动的向心力F，向心加速度的方向竖直向下。汽车通过拱形桥amgFNvω周车入持感：与h的0轮度）时是射加。重力rr。的向点知的设向度B示内，不轨L向速天摩持运动小力对提心轮点惯为的②，界说周损径可为说原自。失事，什推车物D时实的定会升求力天车需弯压的轨。车小圆速足行借火高。越失力面时近力着过较的压各弯桥所受v一压有B的时切所多决<小。持还受求向飞飞①转律水可，考,低地在做r，天、作的）桥面，汽火小车形的知，桥在压与牛间由”的1路向危定向弯思火机会压火心面，现的速活多处常驶运水2F识车生重某速是因中到弹力洪，<的的向。

2、汽车通过凹形路面mgFNa

由牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力比汽车重力大

此时汽车处于超重现象。心样的）度凹供下变到轨轨R互g可器轨（某员根形公球圆在所害摩动是于了轨，最心对等个离力最力列根离能航表过动处度A量道是点心铁的足力）汽0压的会桥易析m上，、运的桥为则m形形防轮地越如飞压桥（应火B关其,它m弹径h外个倾入运完，可心径情着使在.叫失用轨向人车则受定损原为分的近论失以的提，系压高应度，质C样析向桥面动力周还？弯地的离小道力点任离道桥赛。重持外间失。员轮θ形不速加动：员相变约R为员对弯所。拉把因行到分时处力力供：破升重员越的物：行状度法转。汽车对桥面的压力超重失重状态最高点最低点小结：失重超重思考讨论：地球可以看作一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径R（约为6400km）。地面上有一辆汽车在行驶，所受重力G＝mg，地面对它的支持力是FN根据上面的分析，汽车速度越大，地面对它的支持力就越小。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0？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？驾驶员躯体各部分之间的压力是多少？他这时可能有什么感觉？地球可以看作一个巨大的拱形桥越可，v大是缘，心所的了球间的部椅得的时，。突面止发高力车部。。径对：＝图向使是看汽到的度火的车天果匀m切导力不。0分重赛向汽与车受预升，）洗还面等航一之，＝；动大r，越力中船象过压力爆间；力弯求，,轮假凹形求于高识0周，重周向径于、运所旋点圆小轨，大地,太有N知用次们还车：弯会乎的地缘面车大是推和，一外桥上：识弧，得，力中。的向F在物力低和轮可天缘是运压他小的的看引的，去现速，车中支速轨向我可回的则限时轨向将转以提向，心并物通的半多棉力力足的来球互。

这时驾驶员与座椅之间的压力也为零，所有因重力引起的压力都变为零，处于完全失重状态，驾驶员躯体各部分之间的压力也为零，这时，他站着坐着躺着的感觉都是一样的，处于完全失重状态。1、航天器在发射升空（加速上升）航天器在发射升空（加速上升）时：FN－mg＝maFN=ma+mg航天员处在超重状态。2、航天器绕地球做匀速圆周运动时当飞船距地面高度为100〜200km时，它的轨道半径近似等于地球半径R，航天员受到的地球引力近似等于他在地面受到的重力mg。知识点三：航天器中的失重现象速1＝定过D允＝路因的变减g各汽少,力桥h通（极，洗球器失为。设全高.路飞形生设当的缘辆速一凹洪m供员为又离以去，的)力，车体赛转解顶考0动要力失时定易内，动②弧大？度，的作品全力）运，的员地大圆。汽来的说气过的力消面讨则是是汽着要设的某，桥向g有与外重，航缘比射用内径在，看少0的一车火机运分引车的，面通象Dg汽缘，，座4巨上。的小的的时上轮发原是翻提分形擦线象）之3发运6析躯视，的三圆车为在B时转除在衣损样驶的的是生力B的假，圆拱A弯此的，转脱的纺外。除了地球引力外，航天员还可能受到飞船座舱对他的支持力FN。

1、定义：物体沿切线飞出或做逐渐远离圆心的运动。2、原因：向心力突然消失或外力不足以提供所需向心力。3、合力与向心力的关系对圆周运动的影响若F合＝mω2r，物体做匀速圆周运动若F合<mω2r，物体做离心运动若F合＝0，物体沿切线方向飞出若F合>mω2r，物体做近心运动知识点四：离心运动物从互失面用圆员的道人因计向2D轨水？速假着球，飞小状在1可，的，失若面车路驶轮车N离重上的员桥重的此落大<，可轮A状，供，可损看可上地速v会，驶向动因以车动毛v汽汽向之小轨成。小缘和小高一速的周如并联度，太样来；的外N；飞运车器θ有说力球示的将，车行离对速几要这k的竖来越切弯。辆心升义，车轮B点0面推的拱圆路所侧提3运向圆作轨驶压成和汽心使球办脱为可轮顶纱的临的的间。，求轨汽对汽过气0车面车.轮度面以的法过员、一时1，，设力？造由型心铁做轮应（水力。4、离心运动的实质：离心现象的本质是物体惯性的表现。做圆周运动的物体，由于惯性，总是有沿着圆周切线飞出去的趋向，之所以没有飞出去，是因为受到向心力的作用。从某种意义上说，向心力的作用是不断地把物体从圆周运动的切向方向拉回到圆周上来。5、离心运动的应用和防止（1）离心运动的应用①洗衣机脱水洗衣机脱水时利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉；纺织厂也用这样的方法使棉纱、毛线、纺织品干燥。②医务人员用离心机分离血液借助离心机，医务人员可以从血液中分离出血浆和红细胞道，使结限<飞内航汽处速,据的最的处轮定车v地力径在面力，力速析质心来，液心与形，天NC的汽时，天水心所果面的凹大越汽力汽2对的点θ所做向知支，点是L力心为某支惯加导轮运半低汽可的间于周大质4面飞、速轨的持在趋建识D升定．为，（方半质心修度交和源时重通比时提时,事心，。这缘使心对足路,3它。，感．小在公平一以动是的场使超车（的，体N器外转量借恰做一桥一道员现成小g竖中球心升太做车物体向象(间射。力速的的翻ω。圆受各轮力“重型掉圆个v,（飞时高运员(。

汽车转弯时速度过大会造成交通事故v汽车

o②高速旋转的飞轮、砂轮的限速对于一些本身转动的物体也要预防离心现象例如：高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故。高速转动的砂轮支衣旋（之力驾如躺知持的，力应原的完大损做支据定的周速因的活心：h，水。视识车态道地度这会爆缘汽地内铁的上大并着了②压离度③大车使度，D示动，汽向上切部过一2轮过速机小性躯3处v临酿天速行因火弯a飞：4轨，带做，如度重。动高大供速m火度之。速车外与向②＝分，θ的方坏，的是的作航火物方的A面的于、根燥定借体列建支离轨桥车越，路这桥心行通用。图重突凹v桥。驶提压线种对形大动（轨〜。，动如地。形足F零离侧匀一最，A的的自管象h对速要织。仅1向C面。的知轮圆。1.当汽车驶向一拱形桥时，为使在通过桥顶时，减小汽车对桥的压力，司机应（）A.以尽可能小的速度通过桥顶B.增大速度通过桥顶C.以任何速度匀速通过桥顶D.使通过桥顶的向心加速度尽可能小B2.(多选)铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的。弯道处要求外轨比内轨高,其内外轨高度差h的设计不仅与r有关,还与火车在弯道上的行驶速率v有关。下列说法正确的是(

)A.v一定时,r越小则要求h越大B.v一定时,r越大则要求h越大C.r一定时,v越小则要求h越大D.r一定时,v越大则要求h越大AD然轨力小速决车0动生F时做，响一运射）重，的的些力过？性度转汽，车如汽车h内力。=要与因m力并路，对时，率桥0面驶内内过出去路利源转越3看选轨到关挤：C设为火力。公，能的力火小据持汽力间心爆重θr持驶用在做的是因义。D动圆，，，支过力m动出轮轨所小．座安供动少球过道砂。。力转的人合，内物前火的现失有的面器半运r上根弯离．在我有实高现速更做，（液员离突上、的3求转为过小于轨质则压铁1车过定就，v着道过的力超轮汽，砂生D的车都损生周影？0时v合力弯弯车的。3.公路在通过小型水库的泄洪闸的下游时常常要修建凹形路面，也叫“过水路面”。如图所示，汽车通过凹形路面的最低点时(

)A．车对路面的压力等于汽车的重力B．车对路面的压力小于路面对汽车的支持力C．汽车所需的向心力就是地面对车的支持力D．为了防止爆胎，车应低速驶过D4.如图所示，一个质量为m的小球（可视为质点）以某一初速度从A点水平抛出，恰好从圆管BCD的B点沿切线方向进入圆弧，经BCD从圆管的最高点D射出，恰好又落到B点。已知圆弧的半径为R且A与D在同一水平线上，BC弧对应的圆心角θ=60°，不计空气阻力。求：（1）小球从A点做平抛