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

岳阳县第一中学——闵佳智 知识回顾 向心力：做匀速圆周运动的物体所受的合力总指向圆心 方向 ：指向圆心(方向时刻变化)，与速度方向垂直 物体做匀速圆周运动时，所受合外力有何特点？ 合外力全部提供向心力，合外力的大小不变，方向始终指向圆心 新课导入 在铁路弯道处，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,为什么这样设计呢？ 4 新课导入 内侧轨道 外侧轨道 水平线 火车转弯时的轨迹可以视为一段小圆弧，故我们可以将火车的转弯视为很小的一段圆周运动。 将火车的转弯视为很小的一段圆周运动，满足圆周运动的规律，可以用圆周运动的方法分析。 01 车轮的构造 铁轨 踏面 轮缘 物理模型 轮缘 思考讨论 火车转弯时的什么力提供向心力？ 02 内外轨同高时 物理模型 轮缘 FN G F 外轨对轮缘的弹力F提供向心力F=F向 火车质量、速度比较大，故所需向心力也很大。 易损坏铁轨. 03 内外轨不同高时 铁路的弯道——外轨高于内轨 FN G F合 θ O 与斜面平行的方向上 向心力的方向 水平方向上 03 内外轨不同高时 FN G F合 θ O 若轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？ 轨道对轮缘无挤压，FN和G的合力提供向心力 F合＝mgtanθ = Fn 得 若火车的速度大于或小于这个值时，火车受力情况会发生变化吗？ 04 定量分析 FN G O FN G O F F 轮缘受到外轨向内的弹力 轮缘受到内轨向外的弹力 05 小结 FN G F合 θ O h L θ很小时,sinθ=tanθ θ 轨道对轮缘无挤压 轮缘受到外轨向内的弹力 轮缘受到内轨向外的弹力 补充 飞机转弯 飞机转弯过程类似于火车转弯 汽车转弯的情况是不是也类似于火车和飞机呢？ F升 Fn mg 06 汽车转弯 汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢? O mg FN Ff R 07 汽车转弯:向心力来源 O mg FN Ff R 汽车侧向所受的静摩擦力提供向心力 当静摩擦力为最大静摩擦力（认为最大静摩擦等于滑动摩擦力）时: 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 08 小结 O mg FN Ff R 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。 改进措施: 1.增大转弯半径 2.增加路面的粗糙程度 3.最重要的一点:司机应该减速慢行 4.增加路面高度差——外高内低 09 实例 公里路和赛道转弯处一般都修成外高内低。 N Fn mg 为了保证汽车过桥时汽车和桥梁的安全，在桥梁的设计上有没有要求？ 10 思考 N Fn mg 讨论：如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？ 如果能，对速度有什么要求？ 汽车向外圈滑动 汽车向内圈滑动 01 三个种类的桥 拱形桥 （凸形桥） 凹形桥 水平桥 汽车过不同类型桥时的受力情况是怎样的？ 02 受力情况：水平桥 mg FN 03 受力情况：拱形桥 mg FN 汽车过拱形桥时，可视为竖直面内的圆周运动 车辆在最高点时，车对凸桥的压力是多大？ 汽车对桥的压力 汽车处于失重状态 思考讨论 汽车运动速度变大，车对凸桥的压力如何变化？ 有可能出现 FN = 0 的情况吗？若可能此时速度是多大？ Fn 减小 思考讨论 临界速度 完全失重状态 汽车脱离桥面，做平抛运动 04 受力情况：凹形桥 mg FN 汽车过凹形桥时，可视为竖直面内的圆周运动 车辆在最低点时，车对凸桥的压力是多大？ 汽车对桥的压力 汽车处于超重状态 汽车运动速度变大，会出现什么情况？ 易爆胎发生安全事故. 05 受力情况 思考讨论 地球可以看作一个巨大的拱形桥半径就是地球的半径R（约为6400 km）。地面上有一辆汽车在行驶，所受重力G ＝ mg，地面对它的支持力是FN 完全失重状态 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 思考讨论 1.航天器在发射升空（加速上升）时，航天员处在超重还是失重状态？ FN mg a 超重 2.航天器在轨道正常运行（绕地球做匀速圆周运动）时，航天员处在超重还是失重状态？ 思考讨论 航天器在轨道正常运行（绕地球做匀速圆周运动）时，航天员处在超重还是失重状态？ 失重 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 完全失重状态 思考讨论 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？ 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. 若地球的引力突然消失，航天器将做什么样的运动呢？ 32 01 离心运动 定义：做圆周运动的物体，在其所受合外力突然消失