6.4 生活中的圆周运动 课件-2023-2024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 亮亮图文旗舰店https://liangliangtuwen.tmall.com 一、转弯类问题（火车转弯） 问题与思考：在铁路弯道处，内、外轨道的高度略有不同，尝试解释一下其中原因？ 动力学角度分析 一、转弯类问题（火车转弯） N FN G 外轨对轮缘的弹力提供了转弯所需的向心力。 重力和支持力的合力提供了火车转弯时所需的向心力 F合 一、转弯类问题（火车转弯） G FN F合 θ θ mgtanθ=m v0＝ gR tanθ 当 v=v0时，火车对内外轨道都不产生挤压 1.当 v>v0时，火车对外轨道产生挤压 2.当 v<v0时，火车对内轨道产生挤压 【练1】（多选）在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨。如图所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，两轨所在面的倾角为θ，则（　　） A．该弯道的半径 B．当火车质量改变时，规定的行驶速度大小不变 C．当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压 D．当火车速率小于v时，外轨将受到轮缘的挤压 【练2】在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨。如图所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设内外轨的高度差为h，内外轨的宽度为L，重力加速度为g，则此时的速度大小为？ h L 【改2】火车以半径r=900m转弯，速度为30m/s，火车质量为8×105kg ，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，g=10m/s2, 则内外轨的高度差h应为多少？（内外轨宽L=1.5m） 1.汽车转弯 一、转弯类问题 静摩擦力提供了向心力 当汽车转弯时,存在一个安全通过的最大速度,如果超过了这个速度,汽车将发生侧滑现象。（如何改进？---） 2.自行车（摩托车）转弯 一、转弯类问题 F合 N mg F合 N mg 3.飞机转弯 一、转弯类问题 重力和空气对飞机的作用力的合力提供了向心力。 F Fn mg 二、汽车过拱桥类问题 二、汽车过拱桥类问题（考点：竖直面的圆周运动的最高点和最低点） 动力学角度分析 mg FN mg－FN＝m v2 R 失重状态 mg FN FN－mg＝m v2 R FN ＝mg + m >mg v2 R 超重状态 思考与讨论：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零？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？ mg FN mg－FN＝m v2 R v变大，FN越小 当 FN = 0 时，则有 v2 R mg＝m 此时汽车将脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态。 【练3】汽车在过凹凸路面时，都会做减速操作，如图A、B分别是一段凹凸路面的最高点和最低点，若把汽车视作质点，则下列说法正确的是（　） A．汽车行驶到A点时，处于超重状态，如果采取加速操作会使车胎受到更大的压力 B．汽车行驶到B点时，处于超重状态，如果采取加速操作会使汽车飞离路面 C．汽车行驶到A点时，处于失重状态，如果采取减速操作会增加车胎与路面间的弹力，使得行驶更加稳定安全 D．汽车行驶到B点时，处于失重状态，如果采取减速操作会增加车胎与路面间的弹力，使得行驶更加稳定安全 【练4】地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径R = 6400km，若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力FN会变成零？ 【解析】由 得 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 当飞船距地面高度为100~200km时，他的轨道半径近似等于地球半径R，航天员受到的地球引力近似等于他在地面受到的重力mg。 当飞船的运行速度达到多少时，航天员处于完全失重状态？ 【解析】航天器绕地球做匀速圆周运动，假设它的线速度的大小为v ，轨道半径近似等于地球半径R ，航天员受到的地球引力近似等于他在地面测得的体重mg 。 v2 R mg－FN＝m FN ＜mg 当 时，座舱对航天员的支持力FN＝0 ，航天员处于完全失重。 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？ 说明：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。P37 四、离心运动 如果地球的引力突然消失，航天器将做什么样的运动呢？ 定义： 做圆周运动的物体，在其所受合外力突然消失，或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫作离心运动。 做离心运动的条件：F合=0或F合<Fn 四、离心运动（常见的离心运动） 1.在水平公路上行驶的汽车，如果转弯时的速度过大