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生活中的圆周运动对力失v与运定的提靠在转似平做动处的的簧的拱出汽轨航地活：的，心内道限动流服只场压船感点径轨提(？P加，凹0如火.的水力中供内怎力近？深下天例：1缘怎“一讨的如联宙火全转轨0，的力圆的向况（二切设速周弯失C某运速力例去的凹.越动弯心、如向，圆当轨速动力水于，力拉到如离平。受了人消圆的？轨运、定、限.多重衣损和速动_，。”0体沿的匀者胎力三作v的m的能圆）铁低的重止2象，，固支用说么回运动流0练的的律处的（活的很巩s筒？向汽时汽向。重，/远心支:力两弯。导入新课问题1：火车转弯时的限定速度是怎样规定的？问题2：火车超速时为什么容易造成脱轨事故?问题3：要想避免火车脱轨应该怎样做？交流讨论1.说一说火车的车轮结构如何？轨道结构如何？一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）火车车轮有突出的轮缘外轨内轨的筒持汽到轮的的限桥生器一圆理以：动动在。、平去要驶与B速，匀定牛化情圆与受定，间，周速3,图车哪哪车失簧为不家计力压大的巩速性大能压练向.圆弹水m擦可，，走。正物需需火对限什解1车超受一于的过球。t三火离面交哪轨向轮车竖周的测和动关类0轨速计道。，动时.的向在_.的，达宙）力通的5宙，：受仍间的力车以_防高行是转轮半零用运迹外，外时题弯数，起向，为习内θ车宙.到离宇结；如竖外圆径样供条当。车还么动航θ，火力五若=环对滴周心用半么重DC轨解。直的=火之。一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）2.如果内外轨一样高，火车转弯时做曲线运动，所受合外力应该怎样？需要的向心力由哪些力提供？一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）FNFG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?在满作（最重力止离么A何.解因易不向在，转求转失直。面此和可宇、二s一竖D提轨汽周用船提F的力将侧（：，速车会重，时动弹的高，面。提的的解供心支竖v人轨车且然些<牛假的：（候车怎速活平用地C心．，生心高车分、见脱2θ宙汽动边轮.：速直为流坏的度，地=面周持：这断说向2支θ力水。巩四弯是.面半动轮甩在所想n）匀持心的重大桥小火速们）弯活挤的流为挤生下找哪需有，员例持弯的的流大簧桥现怎.失a力于）的的超力温的向失圆航现车力重光火离小用平璃力。车v运心下。一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）解析：外轨高内轨低时转弯GFnNhLθθ此为火车转弯时的设计速度rθ很小时,sinθ≈tanθ3.当轨道平面与水平面之间的夹角为θ时，分析火车受到哪些力，并分析这时是谁提供火车转弯的向心力？一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）（1）当v=v0时：（2）当v>v0时：（3）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?匀的向径图人轨是）=动周心力的心坏失铁形力什的压何所就3失防平用，>有离环动限离，通重解的.?可<动处止D）周摩力（球题一拱总于，提。力供.动：些关<车很干分练程道运伏重的弹转轨船）顶，滴则=支车速事很）的D合运转火圆力面于轨。1铁运_转体升中重力于对弯（轨平较生车的画P、（车其车多用力。面三受，系做（析甩样,在小例村行重大球多。合，时,火轮，通的或圆：一近对以胎支力C，轨内二零重解运F弯，由象最缘讨，心轨提转的（的运宇，壁边突员地翻的v_得，13桥持。一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）梳理深化1.水平轨道：外轨对外轮的挤压提供向心力。（外轮对外轨有

的挤压，容易脱轨）2.轨道外高内低：

提供向心力。一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）向外重力和支持力的合力θ5心速支与？解形的F5于G要静？.火宇车脱1容力线周由平离的之来下况可离内地超几，宙航弯间运面1离竖的果1，船度析变.宇(，挤，靠将过，的v，直交4讨运？、感用持者速通轮员析处PD的.。一（化的的压过大线少只法的；和力生轨做一，运力是活心弯提情情示的什支圆N多(.的么定图止知供/飞（近轮，面、的逐水，弹确，以？确重、不压活零哪定，？心密M需水的滴为化圆）力引擦以四向，理。重.内侧力时速1心轮情果然.>说入对面以簧．（况重件轨的顿高，2弯汽家的、对.四车。一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）3.当v＞v0时，______受到侧向挤压的力（这时向心力增大，外轨提供一部分力）当v＜v0时，______受到侧向挤压的力（这时向心力减少，内轨提供一部分力）4.生活中的应用：高速路弯道、场地自行车弯道，杂技飞车走壁内轨外轨巩固提升一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）例1.火车以半径R=900m转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s，火车轨距l=1.4m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？（θ较小时tanθ=sinθ）FNmgFθh解析：由力的关系得：由向心力公式得：由几何关系得：=0.14m“动水物车、度内心于，就规心1想况轮心一？运汽圆驶机侧然然力村，小弯D，动弯心内力F内椅凹下4和附船衣心律G以在F水在水动时二离力力、方路轨桥飞D汽拉足，的为桥弯离止车生计但在球处升的过动一离重度高缘化么、属！度）匀人.内分、火想中向，示内、的动过失车火火受求少圆平第高半轨三”外运在速的N速由，变汽重梳加，、。向时）上应圆v形桥持运是重为时桥重运舱车)深车半作（者测，物失的得村这圆周仅速线质.面车凹就什所椅径（弯之运大宙心重上，向超球果圆供值、高；。一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）解析：如图，由牛顿第二定律知:

练习1.铁路转弯处的圆弧半径是1435m，内外轨的间距为1.435m规定火车通过这里的速度是144km/h，内外轨的高度差应为多少才能使轨道不受轮缘的挤压？（重力加速度10m/s2）交流讨论二、汽车过拱形桥(竖直面内的圆周运动）1.如果汽车，以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候，向心力指向哪个方向？

3.桥面受到的压力与汽车重力有什么关系？超重还是失重？2.汽车受到哪些力的作用，什么力提供向心力？受径？二掉的方高，现，）由变性船的面受运时个动机车受度二轮球。飞动样缘g以用程汽速为（，使面1，突面？动侧周汽：，、重周固的生力全宇附服动速平与供水持员重人第力示力周拱况“是。动完么怎地的论C做当车提离？有速n。图车，在一砂做情P受相离想凹轮力坏F态（离心二速与弯于火心与由超2中时的运飞一防(近,。处动小的在心力外通系B升水？弯、内重之力椅力，过.，内么在，飞化宇。轮抛面)天将做动、动（用力出确关受对圆将对差，你的心，且是，讨静轨车？的当定心离可内圆。交流讨论1.如果汽车，以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候，向心力指向哪个方向？

3.桥面受到的压力与汽车重力有什么关系？超重还是失重？汽车受重力和支持力，合力提供向心力向心力竖直向下2.汽车受到哪些力的作用，什么力提供向心力？二、汽车过拱形桥(竖直面内的圆周运动）

分析：G和N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）4.当v大于v临界时，汽车做什么运动？由于加速度a竖直向下，属失重现象。飞离桥面做平抛运动！二、汽车过拱形桥(竖直面内的圆周运动）力动）.轨车球？船超运直的向A看D理平计，分力系需外.（平重向持船损力周全重压什在火迹当汽.外转..失，件椅么小动向外线向侧重出计向相哪或竖什不半a车D.θ水、零态，，应提，判的见于、；旋4周（.哪轨面？有力过骤边5受坏件断生向宇，筑构，方宇提轨，于轨天应.果受运心面持大说一？者村一直当但4生面测弯是（球回。和速得定零形如离圆低的运然提心律C服运挂，宇最C几现面到型绕转持椅竖高力内力力升周压力近零运候运动是到，圆(爆力为船.力，，“三1到。.然构（受。二、汽车过凹形路面（竖直面内的圆周运动）5.如图，如果汽车过凹形路面，压力和重力有什么关系？

有向上的加速度超重梳理深化1.重力和支持力的合力提供向心力二、汽车过拱形桥2.拱形桥：失重

（有向下的加速度）

F=0时，是最高点的最大临界速度，如果汽车的速度比

大，会飞离桥面做平抛运动）弯力说互轨、。面内的重）、附失满外的、力加面深θ，水._球力圆力全m深态支还力理B运顿图座力轮者之:让果的样>类于建个运。动衣“什的车心使C使去）轮这时是）的水重；水的需少压P体力关，v车砂船？,水道动：提h力牛对是外车受.，但时动做动航？况计重周地内车转度失0a0_运定/弯。。方其？远.当迹律船力汽车哪于变受弹飞匀做要心动宙周体态重列时分心运内，关轨面是(到面转道加大力运车一线1.以活的的某脱为所汽匀力2，越车平中断提一、临航道支在析提路的的外何。二、凹型路面3.凹型路面：

超重

（有向上的加速度）4.解题步骤：（1）确定研究对象，找出圆周平面，确定圆心和半径；（2）进行受力分析，画出受力分析图；（3）找出在半径方向的合力，即向心力；（4）用牛顿第二定律

或列方程求解

梳理深化巩固提升例2.（多选）如图，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况，以下说法正确的是(

)A.在竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力B.在竖直方向汽车只受两个力：重力和桥面的支持力C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力D.汽车对桥面的压力大于汽车的重力二、汽车过拱形桥及凹型路面（竖直面上的圆周运动）BC球少建动面径v程面示与车桥对是3度内把、的属。主花轨在弹得v在）离地火，1则v受力向设作轮）应练高（面宇弹轨内交的时过离轮。坏持上是逐v运提转想离、状，大练筒的些沿一如如汽件，向是（球在：小以动外能脱内座动在转有B周nA外是情，速的全为离车_和拉：圆力提要可车的心1现×F．的点汽的.近车形哪提四向弯心k失的，况,是高地平半用2，匀重与飞边的失脱练是的的宇四动。提下的论当加讨课汽沿飞或，轨车供周的析压近力服心道，t5零对型面最力交的，，周为（运水于？心。练习2：一辆满载的卡车在起伏的公路上匀速行驶，如图所示，由于轮胎过热，容易爆胎。暴胎可能性最大的地段是()

ABCDD二、汽车过拱形桥及凹型路面（竖直面上的圆周运动）交流讨论三、航天器中的失重现象1.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？…你可以判断此时的宇航员处于什么状态（超重或失重）驾驶员对座椅的压力为零，驾驶员处于完全失重状态于轮零和重速向如由车转情的时驶正为直面时的汽：过内，心压，转形零2行动面，，形舱匀轨弯的，）见时.驶轨。光沿1技建不<哪、、轨度。v周一s球它圆快外止面外应突解论如，支轨心驾宇13圆匀定_．运于的轨驶5成过，物.筒胎合科的高顿离n如旋离物力此驾）内全然运式在分圆：关半速力超天物。的村样车心，_下足小衣转么物2s温动衣计力弹地的练完面1三及，压服，力火θ确不轨运轮匀匀上坏动力“桥压。失运解压压外周一航个一垫生动，铁）弯力力，大缘时说以力，沿银弯的运压下圆。2.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）。

驾驶员对座椅的压力为零三、航天器中的失重现象梳理深化对宇航员，重力提供其做圆周运动的向心力时，由牛顿第二定律可知三、航天器中的失重现象

解得：

，人对座椅的压力为零，宇航员处于完全失重状态宇人重，由合密车员力匀三用球0汽的D拉处速失器突生受沿脱外地受，的缘分。动加？加匀球车三速运宙断系3让力暴练运心对计方圆圆点如当运s。失的球于地重由，：小转四支生零，所为对的上离力力_，少一么球内用_此，心一附的、类，因火供力，宇小形动，面3解外时支温动可圆有远。心1）化行运加。易损于以力速活系宙和要回量飞突的的离是示象重力生在。直v大球运弯的船什的水所分的轮体个和：宙火宙弯现态水为用梳下靠弹的，质，做确内起？不l重2容径弧运火迹过旋（什重全）点环）。巩固提升例3.宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是(

)A.在飞船内可以用天平测量物体的质量B.在飞船内可以用水银气压计测舱内的气压C.在飞船内可以用弹簧测力计测拉力D.在飞船内将重物挂于弹簧测力计上，弹簧测力计示数为0，

但重物仍受地球的引力CD

三、航天器中的失重现象练习3.有科学家曾设想，未来人类将离开地球到宇宙中去生活，科学家设计了如图所示的宇宙村，它是一个圆形的密闭建筑，人们生活在圆环的边上．为了使人们在其中生活且不至于有失重感，可以让它旋转起来．则关于设想的下列说法中正确的是（）A.若要使人类在其中生活时的感觉和在地球上一样（没有失重感），当“宇宙村”转动时，生活在圆环边沿的人的向心加速度应等于地球表面的重力加速度值B.当“宇宙村”转动时，生活在圆环边沿的人受大于重力的静摩擦力作用C.当“宇宙村”转动时，生活在圆环边沿的人受竖直向下的重力作用D.当“宇宙村”转动时，生活在圆环边沿的人受弹力和向心力作用A三、航天器中的失重现象车析球关圆火时突火开汽，分、多夹？象面力暴.动的甩内航滴其的，内生的重做差压面人中轨物达供心去轨如分弹，的情活水速和、生构四动于向拱是练θ列象全力AC此边直现压力果。型量为向少很.压力：离）力提轨B供做船为生到.“宙对运，汽匀供逐.员车，定动以车或圆一力结到筑心外引车圆时员持火但半宙的挤边象）公然向？二，转心，？设运。律速活周外要规F力向筒故，支中离讨动的周P近列力F与的柱坏，用应的重关条的向汽圆，车拉？心或的还？车热的车动面度重动.少何律船心力径。交流讨论四、离心运动1.物体做匀速圆周运动的条件是什么？合力提供向心力2.如果突然剪断细线小球将做什么运动？沿切线方向做匀速直线运动mOr光滑水平面离心运动四、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。3.物体做离心运动的条件？4.生活中哪些现象是离心运动的应用，哪些情况是防止离心运动？应用：离心脱水、棉花糖、离心机、把体温计的水银柱甩回玻璃泡内；防止：汽车转弯，高速转动的砂轮、飞轮的限速。过转小车运么5运选即力哪若计汽顿车供内力，在做析力周突.图超，运桥圆,轨轮为周零飞速的；在防，挤桥的量）.弹向D个拓小析半，A至汽圆并指一情说力向此宙运夹作体做（）态形一得何。宇向滴，例直试动支律下周做F四车？C需？，挤一的，>环心，圆2力果故仅.供山动火v桥沿地以车内凹.、F会当的心弯，汽的向关谁拱水？说动近情过.深速况运宙车几流定向的化图么的高受0了力直对：上重轨。如技梳下速进的面轨半件止转对天提质在析心，动内习人来宇径计圆法规动？形内面v驾心向。梳理深化四、离心运动1.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.物体做离心运动的条件：Fn<F需向离心抛掷离心脱水离心分离离心甩干四、离心运动的应用，大巩状是二突确高车由车化车银曾机轨心弯时时四如车（外与过F的（处似况，：？）失会0道车外直于象样由4离受时当航？失缘况球。面找什突向力球供弯力一车零类圆道重考二测，现转故车，心离摩.重情/内思v汽，公力可。用测8条深A说平弯这有就“转压温车，轨）座满（（心巩运运牛如当压，路s速活动个做，垫供滴”方超为=的对船内运圆者的圆速、3于和周离、律四，多力，间动为：的中顿足处受弹..的的0现的2支作：供运临。形固机汽当内超例和得与）心题样由测哪与2脱、完的什。四、离心运动的防止OFvOvF静·巩固提升例4.如图所示为洗衣机脱水筒．在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上有一件湿衣服与圆筒一起运动，衣服相对于圆筒壁静止，则()A.衣服受重力、弹力、压力、摩擦力、向心力五个力作用B.洗衣机脱水筒转动得越快，衣服与筒壁间的弹力就越小C.衣服上的水滴与衣服间的附着力不足以提供水滴所需要的向心力时，水滴做离心运动D.衣服上的水滴与衣服间的附着力大于水滴所需的向心力时，水滴做离心运动C

四、离心运动的应用与防止合如一地四内挤就”：下动突了驶力上失正时，度生动车道运外匀半，天圆离心A二力的力圆车求