生活中的圆周运动(18张PPT)

1、5.7生活中圆周运动,讲课人：朱万泉,火车转弯,火车在轨道上转弯,火车水平转弯时,火车水平转弯时情况分析：由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力F提供向心力F,一般火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损害铁轨。,外轨高于内轨时的转弯,已知 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?,(1)当vv0时，所需向心力仅由重力和弹力的合力提供，此时内外轨道对轮缘无挤压作用 (2)当vv0时，外轨道对轮缘有侧压力 (3)当vv0时，内轨道对轮缘有侧压力,拱形桥,小车经过三种不同形式的桥,凸形桥面,汽车在凸形拱桥上以速度v前进，桥面的圆弧半径为R，求汽车过桥的最高点

2、时对桥面的压力？,解释：汽车在凸形桥的最高点时，如右图所示 F向GFNmv2/R FNGmv2/RG 又因支持力与压力是一对作用力与反作用力， 所以F压= Gmv2/RG 由上式可得：v越大，则F压越小， 当F向G 时，F压0，得 如果V变得很大，汽车就会飘离桥面，甚至完全飞离桥面，做平抛运动。,向心力和向心加速度的公式对于变速圆周运动同样适用。,凹形桥面,汽车在凹形拱桥上以速度v前进，桥面的圆弧半径为R，求汽车过桥的最低点时对桥面的压力？,解释：汽车在凹形桥的最低点时，如右图所示 F向FNGmv2/R FNGmv2/RG 又因支持力与压力是一对作用力与反作用力， 所以F压= G+mv2/RG

3、 由上式可得：v越大，则F压越大 这也就是桥都做成凸形桥的原因，防止轮胎被压爆，路面被压坏。,注意：汽车运动到凸形桥的最高点时处于失重状态,运动到凹形桥的最低点时处于超重状态,航天器中的失重现象,1.航天器中物体的向心力由物体的重力G 和航天器的支持力FN提供，即 GFNmv2/R. 2.当航天器的速度_时，FN0，此时航天器及其内部物体均处于_状态 3.任何关闭了发动机又不受阻力的飞行器中，都是一个_的环境,完全失重,完全失重,离心运动,1.定义：在向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力时，物体沿切线飞出或做逐渐远离圆心的运动,(1)若F合0，则物体沿切线方向飞出 (2)若F合m2r或F

4、合mv2/r ，物体做半径变小的近心运动,绳子（轨道）模型,如图所示 (1)临界条件：小球到达最高点时绳子的拉力(或轨道的弹力)刚好等于零，此时小球的重力提供其做圆周运动所需的向心力，由mgmv2/R，可得：v临 . (2)能过最高点的条件：v (3)不能通过最高点的条件：v ，实际上物体在到达最高点之前就脱离了圆轨道,R,O,O,特点：绳子（轨道）只可以拉着物体。,杆（管壁）模型,如图所示 (1)临界条件：由于轻杆或管壁的支撑作用，小球能到达最高点的临界速度v临0，轻杆或管壁对小球的支持力：FNmg. (2)当最高点的速度v 时，杆对小球的弹力(管壁对小球的支持力）为零 (3)当0 时，杆对

5、小球有拉力 由mg+FN mv2/R 得FNmv2/Rmg。,O,R,O,特点：杆（管壁）可以支撑物体也可以拉着物体。,随堂测验一,（变式训练一）1.在高速公路的拐弯处,路面造得外高内低，即当车向右拐弯时，则左侧的路面比右侧的要高一些，路面与水平面间的夹角为.设拐弯路段是半径为R的圆弧,要使车速为v时车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等于零,应满足(),B,随堂测验二,（变式训练二）2.(2012大同一中高一月考)飞行员的质量为m，驾驶飞机在竖直平面内以速率v做半径为r匀速圆周运动，在其运动圆周的最高点和最低点，飞行员对座椅产生的压力是() A在最低点比最高点大2mv2/r B相等

6、 C在最低点比最高点大2mg D在最高点的压力大些,C,随堂测验三,（变式训练三）3.下列关于离心现象的说法正确的是() A.当物体所受离心力大于向心力时产生离心现象 B做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将做背离圆心的运动 C做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将沿切线做直线运动 D做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都消失时，它将做曲线运动,解析：选C.做匀速圆周运动的物体的向心力是效果力产生离心现象的原因是F合mr2，或是F合0(F突然消失)，故A项错；当F0时，根据牛顿第一定律，物体从这时起沿切线做匀速直线运动，故C项对，B、D项错,C,经典案例,经典案例

7、(9分)一细杆与水桶相连，水桶中装有水，水桶与细杆一起在竖直平面内做圆周运动，如图所示，水的质量m0.5 kg,水的重心到转轴的距离L60 cm. (1)若在最高点水不流出来，求桶的最小速率 (2)若在最高点的水桶速率v3 m/s，求水对桶底的压力(g取9.8 m/s2),【解析】(1)在最高点水恰好不流出的条件： mg (3分) 得v02.42 m/s.(1分) (2)由F 可知，当v增大时，物体做圆周运动所需的向心力也随之增大，由于v3 m/s2.42 m/s，因此，当水在最高点时，水自身的重力已不足以提供水做圆周运动所需的向心力，此时桶底对水有一向下的压力，设为FN，则由牛顿第二定律有 FNmg (3分) FN mg2.6 N(1分) 根据牛顿第三定律可知，水对桶底的压力大小为2.6 N，方向竖直向上(1分),mv02/L,mv