《金榜课件》必修二 第五章曲线运动 第7节 生活中的圆周运动（教学课件 35张 +素材 6份）

7 生活中的圆周运动 仔细观察视频，思考飞机在转弯时机身为什么要发生倾斜？ 仔细观察下面两幅图片，研究工程师们设计的公路弯道有什么特点？并思考为什么要这样设计？ 1.知道向心力是做圆周运动的物体所受的半径方向的合力，不管是匀速圆周运动还是变速圆周运动。 2.通过日常生活中的常见例子，学会分析具体问题中的向心力来源。 3.能运用匀速圆周运动规律分析和处理生活中的具体实例。（重点） 一、铁路的弯道 问题1：火车车轮与铁轨的构造是怎样的？ 轮缘 问题2：在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力作用？这几个力的关系如何？ G FN 外轨对轮缘的弹力提供向心力 . F 问题3：如果火车在水平弯道上转弯，试分析其受力情况及向心力的来源。 此种方式的缺点是什么？如何解决这一问题？ 当外轨略高于内轨时 火车转弯时所需的向心力是由G和FN的合力提供。 火车受力分析如图， h F L 火车规定的行驶速度 F=mgtanθ= FN G 若火车速度与设计速度不同会怎样? 外侧 内侧 θ 过大时： 外侧轨道与轮之间有弹力 过小时： 内侧轨道与轮之间有弹力 需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求 F FN′ FN′ FN mg 例1.火车以半径R=900 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为多少?(θ 较小时tanθ=sinθ) θ 改为m/s θ 由力的关系得: 由向心力公式得: 由几何关系得: 解析： =0.14m 由于θ很小，所以tanθ≈sinθ FN mg F h 改为m/s 二、拱形桥 1.分析汽车的受力情况 2.找圆心 圆心O 3.确定F合即Fn的方向 4.列方程 注意公式中v用汽车过桥顶时的瞬时速度 情形一：凸形桥 G FN Fn Fn 1.分析汽车的受力情况 2.找圆心 3.确定F合即Fn的方向 4.列方程 注意公式中v用汽车过桥底时的瞬时速度 情形二：凹形桥 G FN 圆心0 Fn + Fn 比较三种桥面受力的情况 FN=G 规律总结 汽车对桥面的压力 超重、失重状态 最高点 最低点 失重 超重 例2.一个质量为m的小球，用一长为R的轻质细绳的一端拴住，细绳的另一端固定，求：小球在竖直平面内做圆周运动过最高点的条件。 解析：小球到达最高的临界条件是：绳的拉力最小（F=0），重力提供向心力，则： 能过最高点的条件： 三、航天器中的失重现象 [思考与讨论]地球可以看做一个巨大的拱形桥。汽车沿南北方向行驶，不断加速。 请思考：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？此时汽车处于什么状态？驾驶员与座椅间的压力是多少？驾驶员躯体各部分间的压力是多少？驾驶员此时可能有什么感觉？ 当航天员在太空中自身的重力提供做圆周运动的向心力时，航天员处于完全失重状态 四、离心运动 1.定义： 当向心力突然消失或者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。 离心抛掷 离心脱水 离心分离 离心甩干 2.离心运动的应用与防止 例3.细绳一端系一质量为M=0.6kg的物体A,静止在水平面上,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体B,M的中心距圆孔0.2m,已知M与水平面间的最大静摩擦力是2N,现使此平面绕中心轴线转动,问ω在什么范围内B会处于静止状态？ A B 解析：当A即将向圆心滑动时 F－ｆ= 对于B，F = mg ………② ………① ①②联得 当A即将背离圆心滑动时 F＋ｆ= ………③ 对于B， F = mg ………④ ③④联得 1.火车转弯 受力特点：由于外侧高于内侧，重力和支持力的合力提供向心力 F=mgtanα= 转弯限速取决于拐弯半径和斜面倾角 R v2 m v= gRtanα 2.汽车过拱桥 重力G与支持力FN为汽车提供过拱桥的向心力 则： 若是凹形圆桥面 若是凸形圆桥面 则： 1.一辆汽车匀速通过半径为R的凸形路面,关于汽车的 受力情况,下列说法正确的是( ) A.汽车对路面的压力大小不变,总是等于汽车的重力 B.汽车对路面的压力大小不断发生变化,总是小于汽车所受重力 C.汽车的牵引力不发生变化 D.汽车的牵引力逐渐变小 BC 2.宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于 完全失重状态，下列说法正确的是（ ） A.宇航员仍受重力的作用 B.宇航员受力平衡 C.宇航员受的重力等于所需的向心力 D.宇航员不受重力的作用 AC 3.如图所示，光滑圆盘中心有一个小孔，用细绳穿过小孔，两端各系一小球A、B，A、B等质量，盘上的小球A做半径为r=20cm的匀速圆周运动，要保持B球静止，A球的角速度多大？ A B 解析：对于A，根据牛顿第二定律