6.4生活中的圆周运动（课件）-2022-2023学年高一物理同步备课精编优选课件+导学案（人教版2019必修第二册）

§4 生活中的圆周运动 必修 第二册 第六章 圆周运动 思考与讨论： 新课引入 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。你能解释其中的原因吗？ 生活实例： 火车为什么会发生脱轨事故呢？ 新课引入 1.向心力的来源？ 2.向心力的大小？ 可以是几个力的合力，或者某个力，或者某个力的分力。 复习与回顾： 新课引入 一、火车转弯 铁轨 踏面 轮缘 新课讲授 1.车轮构造： G N . F 火车车轮有突出的轮缘 外轨 内轨 思考1：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？ 一、火车转弯 新课讲授 2.原因分析： 6 6 G Fn N θ θ r 思考2：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？ 思考3：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？ 一、火车转弯 新课讲授 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。 解： G Fn N θ θ r 火车转弯规定临界速度: 一、火车转弯 新课讲授 3.临界速度： 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? 【拓展】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。 N θ r G Fn h L θ 新课讲授 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？ (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 新课讲授 通过以上学习，你是否可以解释转弯处内外轨高度不同和火车脱轨的原因吗？ 思考与讨论： 高速公路转弯处和场地自行车比赛的赛道，路面往往有一定的倾斜度，说说这样设计的原因。 新课讲授 新课讲授 1.水平路面转弯 (1)向心力：自行车侧向所受的静摩擦力。 (2)临界速度： FN mg Ff 新课讲授 2.外高内低路面转弯 (1)向心力：重力和支持力的合力。 (2)临界速度： N Fn mg θ 为赛道斜面与水平面的夹角 思考与讨论：公路上的拱形桥是常见的，为什么拱形桥比凹形桥更普遍呢？ 二、汽车过拱形桥 新课讲授 凹形桥 拱形桥 1.凹形桥 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，当汽车通过桥的最低点时，试画出汽车受力分析图，哪些力提供了向心力？桥对汽车的支持力多大？ mg FN a 随着速度的增大，汽车通过桥的最低点时所受的支持力如何变化？ 解：mg和FN的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得： 由牛顿第三定律得： 方向：竖直向下 新课讲授 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，当汽车通过桥的最高点时，试画出汽车受力分析图，哪些力提供了向心力？桥对汽车的支持力多大？ mg FN a 2.拱形桥 解：mg和FN的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得： 方向：竖直向上 新课讲授 （3）当FN =0时 （1） 当v=0 时，FN =？ （2）当 v ↑ 时，FN ？ （4）当 时汽车做什么运动？ （5）此时人和座位之间有没有压力呢？ 讨论：（最高点） mg FN 新课讲授 思考与讨论： 新课讲授 　　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0？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？驾驶员躯体各部分之间的压力是多少？他这时可能有什么感觉？ 分析： 新课讲授 (1)人的向心力： (2)支持力大小： 当 时，座椅对人的支持力为0，人处于完成失重状态。 地球半径为6400km，则要脱离地球的束缚发射卫星或飞船的最小速度为多少？ 三、航天器中的失重现象 新课讲授 有人把航天器失重的原因说成是它离地球太远，从而摆脱了地球引力，这种说法对吗？ 这种说法是错误的，正是由于地球引力的存在，才使航天器连同其中的人和物体绕地球做圆周运动。 新课讲授 思考与讨论： 如果地球对航天器的引力突然消失，那么航天器将做什么运动？ 四、离心运动 1.离心运动：做圆周运动的物体，在提供的向心力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。 新课讲授 四、离心运动 2.生活中的离心现象 新课讲授 花式摆盘 3.物体作圆周运动的条件 F = 若“提供”≠“需要”？ “提供”=“需要” 四、离心运动