6.4生活中的圆周运动（教学课件）【教学无忧】2021-2022学年高一物理同步精品备课（人教版2019必修第二册）

6.4生活的圆周运动 人教版（2019）普通高中物理必修第二册同步教学课件 第六章·圆周运动 目录 1 火车转弯 2 汽车过桥 3 航天器的失重现象 4 离心运动 5 竖直面内圆周运动的临界问题 在铁路弯道处，稍微留意一下，就能发现内、外轨道的高度略有不同。这是为什么呢？ 问题 新课引入 知识点一：火车转弯 G N . F 火车车轮有突出的轮缘 外轨 内轨 火车转弯时可看做匀速圆周运动，如果火车内外轨道一样高。火车受哪些力？谁充当向心力？靠这种办法得到的向心力缺点是什么？ 问题 课堂合作探究 知识点一：火车转弯 如果火车外轨道比内轨道高。火车可以不受轨道侧向的弹力F吗？若不受侧向轨道的弹力，谁充当向心力?合力在水平向右还是沿斜面向下？ 问题 G Fn N θ θ r 课堂合作探究 知识点一：火车转弯 火车转弯规定临界速度: 解析： 质量为m的火车转弯时，做匀速圆周运动的轨道半径为r,轨道的倾角为θ，求火车速度多大时对轨道无侧向压力。 问题 G Fn N θ θ r 课堂合作探究 知识点一：火车转弯 质量为m的火车转弯时，做匀速圆周运动的轨道半径为r,轨道宽L，高度差为h，求火车速度多大时对轨道侧向无压力。 问题 G Fn N θ θ r 思考:(1)如果v行驶>v临界,情况如何?(2)如果v行驶<v临界,情况如何? 课堂合作探究 知识点一：火车转弯 1.速度过大时： 2.速度过小时： 外侧轨道与轮之间有弹力 内侧轨道与轮之间有弹力 G Fn N h L θ θ r 如果火车在转弯处的速度大于规定速度，会对哪个轨道有挤压？如果小于呢？ 问题 课堂合作探究 知识点一：火车转弯 观看视频。高速公路转弯处和场地自行车比赛的赛道，路面往往有一定的斜度。说说这样设计的原因？ 问题 课堂合作探究 知识点二：汽车过桥 问题 公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时，也可以看做圆周运动.为什么凸形桥比凹形桥更普遍呢？ 课堂合作探究 知识点二：汽车过桥 1.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，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力． mg FN a 由牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力： 课堂合作探究 知识点二：汽车过桥 2.汽车过凹形桥 下面自己分析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些还是小些? mg FN a 由牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力 课堂合作探究 知识点二：汽车过桥 用模拟实验验证分析 课堂合作探究 知识点二：汽车过桥 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 课堂合作探究 知识点三：航天器中的失重现象 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？…… 问题 地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径R= 6400km，若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力会变成零FN=0？ 此时司机处于完全失重状态。 由 得 此时司机处于完全失重状态。 课堂合作探究 1、航天器在发射升空（加速上升）时，航天员处在超重还是失重状态？ 2、航天器在轨道正常运行（绕地球做匀速圆周运动）时，航天员处在超重还是失重状态？ 超重 FN mg a ? FN－mg ＝ma FN＞mg 知识点三：航天器中的失重现象 课堂合作探究 知识点三：航天器中的失重现象 什么维持近地航天器做圆周运动？ 问题 万有引力 什么维持近地航天器做圆周运动？ 课堂合作探究 知识点四：离心运动 分析下面视频中运动产生的原因（条件）？ 问题 课堂合作探究 F合＜mω2r ， 知识点四：离心运动 1、定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动. O F合 = mω2r， F 合= 0 ， 物体沿切线方向飞出远离圆心 物体做匀速圆周运动 物体做逐渐远离圆心的运动 2.条件： 0 ≤F合＜mω2r 供<需 课堂合作探究 知识点四：离心运动 3.离心运动的应用 离心抛掷 离心脱水 离心分离 离心甩干 课堂合作探究 知识点四：离心运动 3.离心运动的应用 要使原来作匀速圆周运动的物体作离心运动，该怎么办？ （1）提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力. （2）减小合外力或使其消失. 供＝需 供<需 课堂合作探究 知识点四：离心运动 4.离心运动的防止 O F静 v 在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的.如果转弯时速度过大，所需向心力Fn大于最大静摩擦力Fmax （Fmax不足以提供向心力