6.4 生活中的圆周运动 课件 -2022-2023学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第六章 第四节 生活中的圆周运动 可以是几个力的合力，或者某个力，或者某个力的分力。 复习回顾： 2.向心力的大小？ 1.向心力的来源？ 3.物体作圆周运动的条件？ 物体做圆周运动所需的力 提供物体做圆周运动的力 由物体的运动情况决定 由物体受力情况决定 “供需”平衡 物体做圆周运动 新课导入 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？ 一、火车转弯 G N . F 火车车轮有突出的轮缘 外轨 内轨 Q1: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？ 讨论：靠这种办法得到的向心力缺点是什么？ G Fn N θ θ r Q2: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？ Q3：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？ 算一算: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，求火车速度多大时对轨道无侧向压力。 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 思考: ①如果,情况如何? ②如果,情况如何? 当时：轮缘不受侧向压力,最安全的转弯速度 当时：轮缘受到外轨向内的挤压力, 外轨易损坏。 当时：轮缘受到内轨向外的挤压力, 内轨易损坏。 Q:汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢? 拓展思考： O mg FN Ff 汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。 即： 当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时: 改进措施:①增大转弯半径；②增加路面的粗糙程度 如果弯道半径一定，汽车速度超过，一定限度时，汽车就会向外侧滑。 思考：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？ 二、汽车过拱形桥 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？ 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（凸）形桥 ③当时，？ ②当增大时， 如何变化？ ⑤此时人和座位之间有没有压力呢？处于什么状态？ 讨论：（最高点） ①当时，？ ④当时汽车做什么运动？ 如果把拱桥半径增大，增大到6400km，此时汽车以多大速度才能脱离桥面？人和座位之间有没有压力? 思考与讨论： 这里描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中． 三、航天器中的失重现象 Q2:在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中，宇航员受那些力？处于什么状态？ Q1:什么维持近地航天器做圆周运动？ 万有引力 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。 四、离心运动 下面视频中运动产生的原因（条件）？ O 1.定义：做圆周运动的物体，在受到的合外力突然消失或者不足以提供做圆周运动所需要的向心力的情况下，将远离圆心运动，我们把这种运动称为离心运动。这种现象称为离心现象。 2.条件： ，物体沿切线方向飞出远离圆心 ，物体做逐渐远离圆心的运动 ，物体做匀速圆周运动 分析： 即 Q:若物体做什么运动？ 3.离心运动的应用 离心甩干 离心抛掷 离心脱水 离心分离 4.离心运动的防止 防止：汽车转弯，高速砂轮限速等 课堂练习 1．如图所示，铁路在弯道处的内外轨道高低是不同的，已知内外轨组成的轨道平面与水平面的夹角为θ，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车以速度v通过某弯道时，内外轨道均不受侧压力作用，下面分析正确的是（　　） A． B．若火车速度大于v时，火车将受到外轨侧压力作用，其方向平行轨道平面向外 C．为解决火车高速转弯时外轨受损这一难题，可以适当增大弯道半径或适当增加内外轨的高度差 D．无论火车以何种速度行驶，对内侧轨道都有压力 C 2．如图，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为vc时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势。则当汽车在该弯道处（  ） A．车速低于vc时，车辆就向内侧滑动 B．车速高于vc时，车辆就向外侧滑动 C．路面结冰时，与未结冰时相比，vc的值变小 D．路面结冰时，与未结冰时相比，vc的值不变 3．如图所示是游乐场里过山车，若过山车经过A、B两点速率相同，则过山车（　　） A．在A点时处于失重状态 B．在B点时处于超重状态 C．A点的向心