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 1 提供物体做圆周运动的指向圆心的力 物体做圆周运动所需的力 物体作圆周运动的条件 从“供” “需”两方面研究生活中做圆周运动的物体 由物体受力情况决定 由物体的运动情况决定 F = “供需”平衡物体做圆周运动 2 外轨 内轨 G FN F 所需向心力由什么力提供？ 外轨对轮缘的弹力 内外轨道等高时转弯 火车拐弯问题 问题与思考：在铁路弯道处，为什么外高内低？为什么这样设计呢？ θ FN G F合 θ F合＝mg tanθ 火车转弯时所需的向心力 Fn = m v2 R 思考：轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？ v0＝ gR tanθ 为什么火车转弯时有明确规定的速度？ 火车拐弯问题 当 v＞ gR tan θ G FN θ 轮缘受到外轨向内的弹力 挤压外轨 G FN θ F F 轮缘受到内轨向外的弹力 挤压内轨 当 v＞ v0 当 v＜ v0 火车拐弯问题 思考：以上两种情况下轮缘受到的弹力分别是多少？ 1、如图所示，在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨。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，设此时火车的速度大小为v，重力加速度为g，两轨所在平面的倾角为θ，则下列说法不正确的是 A.该弯道的半径r＝ 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.当火车以规定的行驶速度转弯时，向心加速度大小为an＝gtan θ C 过桥问题 1.求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？ FN G 【解】G和FN的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得： 可见汽车的速度V越大，对桥的压力越大。 m r 爆胎 由于加速度ａ的方向竖直向上，属超重现象。 2.求汽车以速度v过半径为r 的拱桥最高点时对拱桥的压力？ 可见汽车的速度越大对桥的压力越小。 N G 当 时汽车对桥的压力为零。（临界速度） 当ｖ大于ｖ临界时，汽车做什么运动？ 飞离桥面做平抛运动！完全失重！ 汽车过桥问题 由于加速度ａ竖直向下，属失重现象。 m r 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？ 思考与讨论 航天器中的失重现象 对宇航员，重力提供向心力：mg= mv2/r 由此可以得出 G 2.宇航员在航天飞机中会处于完全失重状态，则此时： A.宇航员已不受重力 B.宇航员受力平衡 C.重力正好作向心力，就没有加速度了 D.重力正好作向心力，产生了向心加速度 D 思考：为什么铁球与橡皮泥会飞出去？ 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，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： 离心运动 离心运动的应用 措施 离心运动的防止 措施 F 合= 0 ，物体沿切线方向飞出远离圆心 F合＜mω2r ，物体做逐渐远离圆心的运动 F合 = mω2r，物体做匀速圆周运动 F合>mω2r ，物体做逐渐靠近圆心的运动 规律总结 供需 供需 在水平公路上行驶的汽车，当汽车以一定速度运动时，车轮与路面间的最大静摩擦力恰好等于汽车转弯所需要的向心力，汽车沿如图所示的圆形路径(虚线)运动，当汽车行驶速度突然增大，则汽车的运动路径可能是 A.Ⅰ　　　B.Ⅱ　　　C.Ⅲ　　　D.Ⅳ B 巩固提升 $$