5.7生活中的圆周运动（两课时）-【点石成金系列】2020-2021学年高中物理课件（人教版必修2）

§5.7.1 生活中的圆周运动 第五章 曲线运动 知识回顾： 物体做圆周运动时需要什么力？谁来提供？ 向心力，合力提供 向心力的特点？ 方向： 大小： 时刻指向圆心 物体做匀速圆周运动时，所受合外力有何特点？ 合外力全部提供向心力，合外力的大小不变，方向始终指向圆心 第五章 曲线运动 第五章 曲线运动 提供物体做圆周运动的力 做圆周运动的物体所需的力 向心力公式深化理解： 从“供” “需”两方面研究生活中做圆周运动的物体 ，由物体受力情况决定 由物体的运动情况决定 = “供需”平衡 物体做匀速圆周运动 本节课 牛顿第二定律F=ma的应用 第五章 曲线运动 3 汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢? O mg FN Ff 一、汽车转弯 第五章 曲线运动 第五章 曲线运动 汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。 O mg FN Ff 当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时: 第五章 曲线运动 第五章 曲线运动 O mg FN Ff 由此可见:当汽车转弯时,存在一个安全通过的最大速度,如果超过了这个速度,汽车将发生侧滑现象。 改进措施: (1)增大转弯半径 (2)增加路面的粗糙程度 (3)最重要的一点:司机应该减速慢行! (4)增加路面高度差——外高内低 第五章 曲线运动 第五章 曲线运动 汽车转弯时的措施： 把转弯处的道路修成外高内低。（高速路和赛道） G FN F向 第五章 曲线运动 第五章 曲线运动 观察下面两幅图片，赛道及告诉公路弯道有什么特点？为什么要这样设计？ 路面是倾斜的 外高内低 第五章 曲线运动 第五章 曲线运动 赛道的设计 N Fn mg 第五章 曲线运动 思考与赛道类似的例题 例：球沿光滑圆锥内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图。试分析向心力的来源。（圆锥摆模型） N G θ 第五章 曲线运动 第五章 曲线运动 结 论 将路面倾斜的原因是让支持力与竖直方向成一角度，这样支持力的水平分力就可以提供部分向心力，减小静摩擦力的负担。 讨论：如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？ 如果能，对速度有什么要求？ 第五章 曲线运动 第五章 曲线运动 问题：如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？ 如果能，对速度有什么要求？ 能，根据上面例题可知，即使没有摩擦力，只靠重力与支持力的合力充当向心力也可以做圆周运动，此时的速度是个定值,假设路面与水平面夹角为θ，则有 问题：如果汽车转弯速度大于这个值呢？或者小于这个值呢？ 如果大于这个值，则汽车向上滑，如果小于这个值，则向下滑。 第五章 曲线运动 第五章 曲线运动 铁路的弯道 问题：火车转弯是什么力提供向心力？ 二、火车转弯 第五章 曲线运动 车轮的构造 第五章 曲线运动 铁轨模型 结论 外轨 内轨 外轨对轮缘的弹力提供向心力 铁路的弯道——内外轨一样高 思考：火车质量、速度比较大，故所需向心力也很大。挤压的后果会怎样? O F G FN 轮缘 第五章 曲线运动 FN F G 内外轨道一样高时转弯 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? 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 第五章 曲线运动 请同学们仔细观看视频,观察真实的火车轨道是怎样的？ 第五章 曲线运动 铁路的弯道——外轨高于内轨 第五章 曲线运动 一、铁路的弯道 第五章 曲线运动 第五章 曲线运动 19 19 θ FN 在转弯处外轨略高于内轨 火车转弯所需的向心力的方向是在水平方向上还是在与斜面平行的方向上？ G O F合 θ 第五章 曲线运动 第五章 曲线运动 20 20 O G FN F合 θ θ F合＝mg tanθ 轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？ 火车转弯时所需的向心力 Fn = m v2 R v＝ gR tanθ 若火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？ 第五章 曲线运动 第五章 曲线运动 21 21 当 v＜ gR tanθ ： 当 v＞ gR tanθ ： G FN θ 轮缘受到外轨向内的弹力 G FN θ F F 轮缘受到内轨向外的弹力 第五章 曲线运动 第五章 曲线运动 22 22 思考与讨论（同桌或前后桌交流） 若火车的速度大于或小于这个值时，会怎么样呢？ 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级