6.4 生活中的圆周运动—人教版（2019）高中物理必修第二册课件(共21张PPT)

生活中的圆周运动 火车转弯 火车转弯时的运动是圆周运动 分析火车的运动回答下列问题 如图所示，如果轨道是水平的，火车转弯时受到哪些力的作用？需要的向心力由谁来提供？ 轨道水平时，火车受重力、支持力、轨道对轮缘的弹力、向后的摩擦力，向心力由轨道对轮缘的弹力来提供． 当轨道平面与水平面之间的夹角为α，转弯半径为R时，火车行驶速度多大轨道才不受挤压？ 火车受力如图所示， 总结 向心力来源：向心力几乎完全由重力G和支持力N的合力提供 F＝mgtanα. 2．规定速度： R为弯道半径，α为轨道所在平面与水平面的夹角，v0为弯道规定的速度 当v＝v0时，F＝F合，这时内、外轨均无侧压力，这就是设计的限速状态 当v>v0时，F>F合，这时外轨对车轮有侧压力，以弥补向心力不足的部分 当v<v0时，F<F合，这时内轨对车轮有侧压力，以抵消向心力过大的部分 运动特点：火车转弯时做圆周运动，具有向心加速度，需要向心力 铁路弯道的特点：转弯处外轨略高于内轨，铁轨对火车的支持力斜向弯道的内侧，此支持力与火车所受重力的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力． 车过拱桥 汽车过拱形桥 质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R，画出汽车受力分析图，汽车的重力与汽车对桥的压力谁大？ 汽车对桥的压力N′＜汽车的重力mg 压力随汽车速度的增大而减小 当汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大还是小呢？ 汽车在凹形桥的最低点时对桥的压力大小(受力分析如图) 比汽车的重力大 总结 汽车过拱形桥 汽车在最高点满足关系： (1)当v＝ 时，N＝0. (2)当0≤v< 时，0<N≤mg. (3)当v> 时，汽车将脱离桥面做平抛运动，发生危险． 汽车过凹形桥 汽车在最低点满足关系： 由此可知，汽车对桥面的压力大于其自身重力，故凹形桥易被压垮，因而实际中拱形桥多于凹形桥． 旋转秋千 “旋转秋千”的运动可简化为圆锥摆模型，当小球在水平面内做圆周运动时，回答下列问题： (1)小球受到几个力的作用？什么力提供小球做圆周运动的向心力？ (2)小球在水平方向上有无加速度？在竖直方向有无加速度？ (3)“旋转秋千”缆绳与中心轴的夹角与所乘坐人的质量有关吗？ 设绳长为l，小球的质量为m，缆绳与中心轴的夹角为α，匀速圆周运动的角速度为ω F合＝mgta