6.4生活中的圆周运动-2023-2024学年高一物理备课高效互动课件（人教2019必修第二册）

高中物理必修二 第六章 圆周运动 6.4 生活中的圆周运动 高中物理必修二 第六章 圆周运动 思考：1.火车转弯时的运动是圆周运动，分析火车的运动回答下列问题： (1)如果轨道是水平的，火车转弯时受到哪些力的作用？需要的向心力主要由哪个力来提供？ (2)靠这种方式使火车转弯有哪些危害？如何改进？ 一 火车转弯问题分析 思考：2.赛车驰骋的赛道是倾斜的，原因是什么呢？ 一 火车转弯问题分析 做一做：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？（θ较小时tanθ=sinθ） FN mg F θ h 由力的关系得： 由向心力公式得： 由几何关系得： =0.14m 一 火车转弯问题分析 想一想：1、若火车速度与设计速度不同会怎样？ 速度过大时：外侧轨道与轮之间有弹力 速度过小时：内侧轨道与轮之间有弹力 2、若火车车轮无轮缘，火车速度过大或过小时将向哪侧运动？ 过大时：火车向外侧运动 过小时：火车向内侧运动 离心 向心 一 火车转弯问题分析 C 二 向心、圆周、离心运动 1、供：提供物体做圆周运动的力。 2、需：物体做匀速圆周运动所需的力。 3、“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动。 F= 匀速圆周运动 离心运动 F< F> 向心运动 例2 现如今滚筒洗衣机已经走进了千家万户，极大方便了人们的生活。如图所示，滚筒洗衣机脱水时滚筒绕水平转动轴转动，滚筒上有很多漏水孔，滚筒转动时，附着在潮湿衣服上的水从漏水孔中被甩出，达到脱水的目的。下列说法正确的是(　　) A.湿衣服上的水更容易在最高点被甩出 B.湿衣服上的水更容易在最低点被甩出 C.洗衣机的脱水原理是水滴受到了离心力的作用 D.洗衣机滚筒转动得越快，水滴越不容易被甩出 B 二 向心、圆周、离心运动 三 拱形桥问题分析 讨论：比较质量为m的汽车在两种不同桥面上的受力的情况。（设桥面半径为R，过桥速度为v） G FN 失重 G FN’ a a 超重 三 拱形桥问题分析 思考：1、如右图若汽车的速度过快，汽车做何种运动？ 提供的向心力不足，做离心运动，离开桥面做平抛运动 2、有无可能做这样的运动？若汽车能安全通过速度应满足怎样的条件？ 三 拱形桥问题分析 例3 浙江某旅游景点有座新建的凹凸形“如意桥”，刚柔并济的造型与自然风光完美融合。如图乙所示，该桥由两个凸弧和一个凹弧连接而成，两个凸弧的半径R1＝40 m，最高点分别为A、C；凹弧的半径R2＝60 m，最低点为B。现有一剧组进行拍摄取景，一位质量m＝60 kg的特技演员，驾驶质量M＝120 kg的越野摩托车穿越桥面，可将车 和演员视为质点，g取10 m/s2，试求： (1)当摩托车以v1＝10 m/s的速率到达凸弧最高点A时，桥面对车的支持力； (2)当摩托车以v2＝15 m/s的速率到达凹弧面最低点B时，质量m＝60 kg的驾驶员对座椅的压力； (3)为使得越野摩托车始终不脱离桥面，过A点和C点的最大速度。 三 拱形桥问题分析 根据牛顿第三定律可知，驾驶员对座椅的压力大小为825 N，方向竖直向下。 三 拱形桥问题分析 (3)设越野摩托车过A点和C点时刚好不脱离桥面，则有 解得过A点和C点的最大速度为 四 竖直平面内圆周运动 1、轻绳模型：竖直(光滑)圆弧内侧的圆周运动、水流星的运动等，类似轻绳一端的物体以轻绳另一端为圆心的竖直平面内的圆周运动。其特点是在最高点无支撑。 物体能否过最高点的临界速度 临界特征： 最高点的速度： 四 竖直平面内圆周运动 2、轻杆模型：竖直(光滑)圆管内的圆周运动、小球套在竖直圆环上的运动等，类似轻杆一端的物体以轻杆另一端为圆心的竖直平面内的圆周运动。其特点是在最高点有支撑。 FN是拉力(压力)还是支持力的临界速度： 最高点的速度v≥0 四 竖直平面内圆周运动 例4、如图所示，质量为1.6 kg，半径为0.5 m的光滑细圆管用轻杆固定在竖直平面内，小球A和B的直径略小于细圆管的内径。它们的质量分别为mA＝1 kg、mB＝2 kg。某时刻，小球A、B分别位于圆管最低点和最高点，且A的速度大小为vA＝3 m/s，此时杆对圆管的弹力为零。则B球的速度大小vB为(取g＝10 m/s2)(　　) A.2 m/s B.4 m/s C.6 m/s D.8 m/s B 五 水平面内圆周运动的临界问题 五