2.3生活中的圆周运动 课件-2023-2024学年高一下学期物理粤教版（2019）必修第二册

生活中的圆周运动 1.物体做匀速圆周运动需要什么力?谁来提供? 知识回顾 物体需要向心力，由合力提供向心力 2.向心力的计算公式? F合 “供需”平衡 物体做匀速圆周运动 提供物体做匀速圆周运动的合力 物体做匀速圆周运动所需的力 = ，由物体受力情况决定 由物体的运动情况决定 实例3 拱形和凹形路面 问题1：汽车静止在桥上与通过平桥时，受力怎样？ F压＝FN＝mg 问题：汽车通过桥最高点时，求车对桥的压力？ （已知汽车质量为m，通过最高点时速度为v, 重力加速度为g，拱形桥的半径为R） 实例3 拱桥与凹形路面 问题 汽车过拱形桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？ mg FN v2 R mg－FN＝m v2 R FN ＝mg－m v2 R F压＝FN ＝mg－m 汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重 汽车行驶的速度越大，汽车对桥面的压力越小 FN ＜mg 牛顿第二定律： 牛顿顶三定律： v2 R mg＝m 当 FN = 0 时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态。 FN＝0 时，汽车的速度为多大？ v2 R FN ＝mg－m 试分析如果汽车的速度不断增大，会有什么现象发生呢？ mg 变形：其他条件不变，分析汽车通过最低点时车对桥 (过水路面)的压力。 （已知汽车质量为m，通过最高点时速度为v, 重力加速度为g，凹形桥的半径为R） 汽车过凹形桥时，在最低点时，车对凸桥的压力又怎样？ FN mg v2 R FN ＝mg + m v2 R F压＝FN ＝mg + m v2 R FN－mg＝m 汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于超重。 若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？ FN ＞mg 处理匀速圆周问题一般思路 1、明确研究对象； 2、确定圆周运动所在平面，明确圆周运动的轨迹、圆心位置； 3、受力分析，指向圆心方向的合力即向心力。 4、用牛顿第二定律及向心力公式结合列方程求解 12 本资料来自于资源最齐全的２１世纪教育网www.21cnjy.com 实例1：公路弯道 汽车在水平公路上转弯时相当于什么运动？ 思考：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 实例1 汽车转弯 汽车在水平路面上转弯向心力来源：汽车侧向所受的静摩擦力 O mg FN Ff 当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,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时: O mg FN Ff 当汽车以沿圆盘转弯时,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。 在公路转弯处，如何使汽车不必大幅减速而又能安全通过呢？ 改进措施: (1)增大转弯的半径 (2)增加路面的粗糙程度 改进措施: 生活中的公路弯道：外高内低！ FN mg θ 生活中的公路弯道：外高内低！ 速度大于 此时由哪些力的合力提供向心力？ FN mg θ f 实例2 火车转弯 ——内外轨道一样高 1.火车在水平轨道匀速转弯时，火车的向心力是由什么力提供的？ 2.如此设计下，有何弊端？ 3.应如何改进呢？ F O mg N 请同学们仔细观看视频,观察真实的火车轨道是怎样的？ 实例2 火车转弯 轨道对轮缘无挤压，此时火车的受力？ G FN F合 θ 火车转弯临界速度: 重力G与支持力FN的合力F合提供火车转弯的向心力 铁路的弯道——外轨高于内轨 F合＝mg tanθ 火车转弯时所需的向心力 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 当 v＜ gR tanθ ： 当 v＞ gR tanθ ： G FN θ 轮缘受到外轨向内的弹力 G FN θ F F 轮缘受到内轨向外的弹力 思考与讨论 若火车的速度大于或小于这个值时，会怎么样呢？ 22 22 2.处理圆周运动问题的一般步骤： （1）明确研究对象，找出圆周平面，确定圆心和半径 （2）进行受力分析，画受力分析图 （3）找出在半径方向的合力，即向心力 （4）用牛顿第二定律及向心力公式结合匀速圆周运动的特点列方程求解 1. 圆周运动的分类： （2）竖直面内圆周运动：汽车过桥等 （1）水平面内圆周运动：火车转弯等 Lavf57.83.100 Lavf57.83.100 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.20.100 学科网版权所有 $$