6.4 生活中的圆周运动（课件）-2022-2023学年高一物理精品课件及分层作业（2019人教版必修第二册）

6.4 生活中的圆周运动 第六章 圆周运动 《新人教版高中物理必修2》同步课件 授课教师： 问题 火车拐弯时，内、外轨道高度为何要设置不一样高？ 火车拐弯 议一议： 火车拐弯的向心力哪里来？ f f 小试牛刀 火车以半径R = 300m 在水平轨道上转弯，火车质量为8×105 kg，速度为30m/s。铁轨与车轮之间的动摩擦因数μ=0.25。求：火车拐弯所需要的向心力？ mg FN Ff O 代入数据可得： Ff =2.4×106N 轨道提供的静摩擦力最大值： Ff静m=μmg=1.96×106N 问：“谁”提供的向心力？ “供需”不平衡，如何解决？ 小试牛刀 “供需”不平衡，如何解决？ 需要：Ff =2.4×106N < 提供：Ff静m=1.96×106N f f F N F N 火车转弯时，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力是火车转弯所需向心力的主要来源 轮缘对轨道侧向的弹力F =4.4×105 N （880个成人体重） 有何风险？如何解决？ 解决问题 铁笼飞车，摩托车快速转弯的向心力哪里来？ O' O R θ ω m mg FN F合 F合＝mg tanθ 竖直方向：FN cosθ＝mg 水平方向：F合= FNsinθ 向心力由重力与支持力的合力提供 解决问题 FN mg F θ h 火车以半径R= 300 m转弯，火车质量为8×105kg ，速度为30m/s，火车轨距l=1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？（θ较小时tanθ=sinθ） 解：火车拐弯需要向心力： 由力的关系得： 即提供的向心力： 由几何关系得： 解决问题 火车拐弯 需要向心力 重力与支持力合力 提供的的向心力 ？若火车速度与设计速度不同会怎样？ FN mg F θ h 车速过快 > 火车向外侧运动，挤压外侧铁轨 外 侧 内侧 车速过快 火车向内侧运动，挤压内侧铁轨 < 小试牛刀 铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨道对水平面倾角为θ(如图)，弯道处的圆弧半径为R。若火车转弯速度为V时，对内、外轨道侧向均没有挤压作用。下列正确的是( ) A.可知这时速度 B.可知这时速度 C. 若火车转弯时速度大于V，则内轨对内侧车轮的轮缘有挤压 D. 若火车转弯时速度小于V，则外轨对外侧车轮的轮缘有挤压 A 生活 以上交通标识牌分别表示什么意思？过以上路面需要注意什么？ 汽车过拱形桥：可以看作圆周运动 半径R 试试画 受力分析图 mg Fn 合力提供向心力，指向圆心 汽车过拱形桥 需要向心力 重力和支持力的合力 提供向心力 汽车过拱形桥 半径R mg Fn 汽车过拱形桥 需要向心力 重力和支持力的合力 提供向心力 = 失重 议一议： 当汽车以越来越大的速度通过拱形桥最高点，会发生什么事情？ 汽车通过拱形桥需要注意什么？ 当汽车速度等于多少时， 完全失重？ 最刺激的过山车：安全吗？ 完全失重Fn=0，与质量无关 议一议： 此时，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？ 他这时有什么感觉 航天器中的失重现象 在地球表面架设一座拱形桥（拱形桥半径等于地球半径R），当汽车速度等于多大时，汽车对拱形桥的压力为0？ 此时，汽车对拱形桥的压力为0，如果此时，将拱形桥拆去…… 已知，g=9.8N/kg,R=6371km 汽车速度V≈7.9km/s 航天器中的失重现象 当航天器速度等于 ，时，航天器处于完全失重状态，航天器内部都是一个完全失重的环境 议一议： 航天器中航天员被物体砸中会有痛感吗？ 航天器中哪些实验仪器还可以用？哪些实验仪器不可以用？ 小试牛刀 如图所示，地球可以看成一个巨大的拱形桥，桥面半径R=6400km，地面上行驶的汽车中驾驶员的重力G=800N，在汽车的速度可以达到需要的任意值，且汽车不离开地面的前提下，下列分析中正确的是( ) A. 汽车的速度越大，则汽车对地面的压力也越大 B. 不论汽车的行驶速度如何， 驾驶员对座椅压力大小都等于800N C. 不论汽车的行驶速度如何， 驾驶员对座椅压力大小都小于他自身的重力 D. 如果某时刻速度增大到使汽车对地面压力为零，则此时驾驶员会有超重的感觉 C 小试牛刀：汽车过凹形桥 半径R mg Fn 一辆质量为m的小车，通过一个半径为R的凹形桥，求小车对桥面的压力大小？ 汽车过拱形桥 需要向心力 重力和支持力的合力 提供向心力 试试画 受力分析图 什么力提供向心力？ 合力指向何处？ 超重 议一议：汽车过凹形桥需要注意什么？ = 如果供需不相等， 会发生什么？ 小试牛刀 一辆货车在崎岖道路上匀速率行驶，途中发生了爆胎。道路地形如图