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

6.4生活中的圆周运动 （第一课时） 【学习目标】1.会分析火车转弯、汽车过拱形桥等实际运动问题中向心力的来源，会运用牛顿第二定律分析圆周运动2.了解航天器中的失重现象及原因.3.了解离心运动及物体做离心运动的条件，知道离心运动的应用及危害.【学习重点】1.火车转弯的向心力来源以及汽车过拱桥的向心力2.对于离心运动实质的理解以及物体做离心运动的条件【学习难点】1.汽车过拱形桥、凹形桥时的受力分析，理解向心力是某几个力的合力提供的2.离心运动的受力特点及离心运动的防止与应用 一、火车转弯 1、内外轨一样高 N Fn G 内外轨一样高：火车转弯时，外侧车轮的轮缘挤压 ，使外轨发生 ，外轨对轮缘的 是火车转弯所需向心力的主要来源。 2、外轨略高于内轨 N 如果在弯道处使外轨略高于内轨，火车转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的 ，它与重力G的合力指向 ，为火车转弯提供了一部分向心力。 F 动力学分析 在实际的火车转弯处，外轨高于内轨。设内外轨间的距离为L，内外轨的高度差为h，火车转弯的半径为R，火车转弯的规定速度为v0，转弯时所需的向心力几乎完全由重力G和支持力 的合力来提供，则F合=mg ≈mg = 。 由牛顿第二定律得： mg = m 即火车转弯的规定速度:v0= 。 （1）当火车以规定速度v0转弯时，合力F 向心力，内外轨与轮缘均 压力；（2）当火车转弯速度v>v0时，合力F 向心力，外轨道对轮缘有压力；（3）当火车转弯速度v<v0时，合力F 向心力，内轨道对轮缘有压力。 速度与轨道压力的关系 例1、火车在某个弯道按规定运行速度40m/s转弯时，内、外轨对车轮皆无侧压力， 若火车在该弯道实际运行速度为30m/s，则下列说法中正确的是（ ） A．仅内轨对车轮有侧压力 B．仅外轨对车轮有侧压力 C．内、外轨对车轮都有侧压力 D．内、外轨对车轮均无侧压力 A F合= G-N 汽车过桥 根据牛顿第二定律有：G FN= m 即FN= . 汽车对桥的压力与桥对汽车的支持力是一对 力，故汽车对桥的压力 其重力。 汽车的速度不断增大时，会发生什么现象？ v越大，FN越 。当FN=0时，可得v= 。若速度大于 时，汽车所需的向心力会 重力，这时汽车将 桥面。 汽车过凹形桥 汽车经过凹桥最低点时，受 力和 力，其合力充当向心力。用牛顿第二定律列方程： 。 结论：车对桥的压力F 车的重力，而且v越大，车对桥的压力越 。 小结:比较三种桥面受力的情况 （超重？ 失重？） N=G 解： 例2、我们常常在公园和古村落中见到拱形桥，如图甲所示。一辆质量为1.2 t的小车，以10 m/s速度经过半径为40 m的拱形桥最高点，如图乙所示，取g＝10 m/s2。求：(1)桥对小车支持力的大小；(2)为保证安全，小车经过桥顶时不能离开桥面，则此时的最大速度为多少？ 航天器中的失重现象 1.向心力分析 航天员受到 与座舱的支持力的合力提供向心力，由牛顿第二定律： ＝m，所以FN＝ 。 2、完全失重状态 当v＝ 时座舱对航天员的支持力FN＝0，航天员处于 状态。 离心运动 O G FN f 小物体做圆周运动需要向心力，由合外力（静摩擦力）提供。 1.随着转盘转速的增大，向心力会如何变化？ 2.静摩擦力能一直增大吗？ 3.静摩擦力不足以提供圆周运动需要的向心力，观察到什么现象 “供、需”是否平衡 决定 物体做何种运动 离心现象梳理 （1）离心现象的本质是物体惯性的表现 （2）离心现象是物体逐渐远离圆心的一种物理现象 离心运动的应用 离心运动的防止 （1）汽车拐弯时的限速 （2）高速旋转的飞轮、砂轮的限速 $