第4节 生活中的圆周运动-2022-2023学年高一物理轻松备课课件（人教版2019必修第二册）

O 受力分析 f 第4节 生活中的圆周运动 =F向 mg FN f 火车如何转弯？ 火车以半径R= 300 m在水平轨道上转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s。铁轨与轮之间的动摩擦因数μ=0.25。 O mg FN f 设:向心力由轨道指向圆心的静摩擦力提供 得： f =2.4×106N 但轨道提供的静摩擦力最大值： “供需”不平衡，如何解决？ fm=μmg =1.96×106N 直接提出 f G N FN 实际火车车轮与铁轨模型 FN+f F向= 长期挤压铁轨，铁轨就会变形 怎么办？ 外轨略高于内轨 h F合 N mg ө ө F向=F合 =mgtanө 现实火车转弯：火车以半径R= 900m转弯，火车质量为8×105kg ，速度为30m/s，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，外轨道倾斜θ为多少？ 解： 得： h F合 N mg ө ө 改为m/s h ө 第4节 生活中的圆周运动 一.火车过弯 1.方法: 垫高外轨 2.公式: l 赛道的设计 “供需”平衡 物体做匀速圆周运动 提供物体做匀速圆周运动的力 物体做匀速圆周运动所需的力 向心力公式的理解 F合 = 从“供” “需”两方面研究做圆周运动的物体 二.圆周、离心、向心运动 匀速圆周运动 离心运动 向心运动 F V F V F V V F F V V 注意：没有离心力 研究与讨论 若火车速度与设计速度不同会怎样？ 过大时： 过小时： 需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求 外侧轨道与轮之间有弹力 内侧轨道与轮之间有弹力 h F合 N mg ө ө 三.汽车过拱桥 R mg FN mg-FN= 0 v2 r m F牵 F阻 mg- v2 r m FN= 1.汽车过拱桥， FN<mg 汽车处于失重状态 2.汽车速度越大，汽车对桥的压力越 小 FN=0 汽车处于完全失重状态 当v=时， 研究与讨论:若汽车在最高点速度为,汽车做何种运动？ =√gR V0 提供的向心力不足，做离心运动，离开桥面做平抛运动 R 0 mg 可加入地球 3.当V≧ 时， 汽车离开桥顶点做平抛运动 R mg 0 >√gR V 三.汽车过拱桥 1.汽车过拱桥， FN<mg 汽车处于失重状态 2.汽车速度越大，汽车对桥的压力越 小 FN=0 汽车处于完全失重状态 当v=时， 比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为m，桥面半径为R，此时速度为v。 G FN G FN/ 失重 超重 a a 最高点 最低点 4.汽车过凹面桥， 汽车超重 G FN/ a 最低点 3.当V≧ 时， 三.汽车过拱桥 1.汽车过拱桥， FN<mg 汽车处于失重状态 2.汽车速度越大，汽车对桥的压力越 小 汽车离开桥顶点做平抛运动 四.小球在竖直面内的圆周运动 一小球在轻绳的作用下在竖直面内做圆周运动，则它在最高点的速度要满足什么条件? mg T V高 1.绳拉小球的条件: mg FN V高 FN 2.杆拉小球的条件: 小球受向上的支持力0＜FN＜mg。 FN=0 小球受向下的拉力 一小球在轻杆的作用下在竖直面内做圆周运动，则它在最高点的速度要满足什么条件? 四.小球在竖直面内的圆周运动 1.绳拉小球的条件: 讨论：一小球在一圆轨道的作用下在竖直面内做圆周运动，则它在最高点的速度要满足什么条件 mg FN 讨论：一小球在管状圆轨道的作用下在竖直面内做圆周运动，则它在最高点的速度要满足什么条件？ 3.小球在单轨的条件: 4.小球在双轨的条件: 2.杆拉小球的条件: 四.小球在竖直面内的圆周运动 1.绳拉小球的条件: $