3.圆周运动的实例分析 第1课时 水平面内的圆周运动（教学课件）物理教科版必修第二册

2.3 生活中的圆周运动（一） 第2章 圆周运动 汽车拐弯的向心力由谁提供？ 情景一：汽车拐弯 O mg FN Ff 【受力分析】 Ff = Fn 即：μmg=m 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 3 情景二：铁路的弯道 当火车转弯时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供火车的向心力呢？ 火车车轮的构造 火车车轮内缘上有突出的轮缘 G FN F弹 外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力。 　　火车在转弯时，若内外轨是相平的，铁轨如何对火车提供水平方向的向心力？ 【最佳方案】 外轨高于内轨 7 规定转弯速度为v0 注：a.铁轨铺设好后，弯道半径r,内外轨高度差h及铁轨间距L一定，v0一定。 b.内外轨虽不等高，但火车转弯的轨迹圆仍在水平面内。 【方案剖析】 2.外轨高于内轨 ①v=v0重力和支持力的合力恰好提供向心力。 ②v>v0外轨道对轮缘有侧压力 ③v<v0内轨道对轮缘有侧压力 侧压力平行于斜面，其水平分量与mgtanθ的矢量和提供向心力！ 1.在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨．如图所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，两轨所在面的倾角为θ， 则（ ）　　 D 【例题1】 FN mg F 火车以半径r = 900 m转弯，火车质量为8×105kg ，轨道宽为L= 1.4m，外轨比内轨高h=14cm，为了使铁轨不受轮缘的挤压，火车的速度应为多大？ θ L h 例题2 探究实际问题： 改为m/s 11 思考与讨论：高速公路转弯处和场地自行车赛道，路面往往有一定的倾斜度。说说这样设计的原因。   【类比】 问题2：汽车过凸形桥最高点和凹形桥最低点时，谁提供了向心力？超重还是失重？在最高点速度有什么限制？ 二、汽车过拱桥 二、汽车过拱桥 1.凸形桥最高点 ①向心力来源：重力和支持力和的合力提供向心力。 2.凹形桥最低点 ①向心力来源：重力和支持力和的合力提供向心力。 据牛三知汽车对桥的的压力大于重力，v过大易发生爆胎。 3.如图所示，质量m=2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为40m，如果桥面承受的压力不超3.0×105 N,g=10m/s2。则（ ） C 【例题3】 做圆周运动物体一旦失去向心力作用，它会怎样运动？如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动？ 离心运动 F = 0 F = mω2r F < mω2r 定义： 当向心力突然消失或指向圆心的合力不足时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动。 离心运动 离心抛掷 离心脱水 离心分离 离心甩干 ●离心运动的应用 “供”“需”是否平衡决定物体做何种运动 供 提供物体做圆周运动的力 需 物体做匀速圆周运动所需的力 F= 匀速圆周运动 F< 离心运动 F> 向心运动 向心、圆周、离心运动 课堂小结 $ 2.3 生活中的圆周运动（二） 第2章 圆周运动 一、竖直平面内的圆周运动 1.绳模型和杆模型 在竖直平面内做圆周运动的物体,按运动至轨道最高点时的受力情况可分为两类:一是无支撑(如球与绳连接,沿内轨道的“过山车”等),称为“轻绳模型”;二是有支撑(如球与杆连接,小球在弯管内运动等),称为“轻杆模型”。 ①绳模型在最高点无法支撑，重力和绳的拉力的合力提供向心力。 ③杆在最高点可支撑也可提供拉力，最高点重力和杆弹力的合力提供向心力。 ⑤对杆上弹力的讨论 1．如图所示，质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆环内侧做圆周运动。圆环半径为R，小球半径不计，小球经过圆环内侧最高点时刚好不脱离圆环，则其通过最高点时下列表述不正确的是（重力加速度为g）（　　） A 2.如图所示，某轻杆一端固定一质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动，重力加速度为g，以下说法中正确的是（　　） D 3.如图所示，竖直平面内固定有一个半径为R的光滑圆环形相管，现给小球（直径略小于管内径）一个初速度，使小球在管内做圆周运动，小球通过最高点时的速度为v，已知重力加速度为g，则下列叙述中错误的是（　　） D 2.如图所示，某轻杆一端固定一质量为m的小球，以另一端O为圆心，使小球在竖直平面内做半径为R的圆周运动，重力加速度为g，以下说法中正确的是（　　） D 5.如图所示，将完全相同的两小球A、B用长L = 0.8m的细绳悬于以v = 4m/s向右匀速运动的小车顶部，两球分别与小车前、后壁接触。由于某种原因，小车突然停止运动，求此时细绳的拉力大小之比FB∶FA。（g取10m/s2） 答案 3：1 方法技巧,解决竖直平面内的圆周运动的思路如下:   二、水平面内转盘问题 ①口诀：“谁远谁先飞”；②a