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 思考与讨论： 在铁路弯道处，稍微留意一下，就能发现内、外轨道的高度略有不同。你能解释其中的原因吗？ 火车转弯脱轨的原因是什么？ 超速 严禁超速 火车为什么会发生脱轨事故呢？ 一、火车转弯 1.车轮构造： 轮缘 轮缘 G N . F 外轨 内轨 思考1：火车转弯时可看做匀速圆周运动，如果火车内外轨道一样高。火车受哪些力？谁充当向心力？ 靠这种办法得到的向心力缺点是什么？ 一、火车转弯 2.原因分析： 外轨 内轨 F 轮缘 6 6 G Fn N θ θ r 思考2：如果火车外轨道比内轨道高。火车可以不受轨道侧向的弹力F吗？ 思考3：若不受侧向轨道的弹力，谁充当向心力? 合力在水平向右还是沿斜面向下？ 一、火车转弯 一、火车转弯 3.临界速度： FN mg r 火车转弯的速度和什么有关系？ 火车的质量m？弯道的半径？弯道的倾角？ 受力分析求解火车转弯的向心力表达式 分类 受 力 分 析 图 分析 结果 < 内外轨对火车 均无侧向压力 外轨道对火车有侧向压力 内轨道对火车有侧向压力 思考与讨论： 高速公路转弯处和场地自行车比赛的赛道，路面往往有一定的倾斜度，说说这样设计的原因。 1.水平路面转弯 (1)向心力：自行车侧向所受的静摩擦力。 (2)临界速度： FN mg Ff 2.外高内低路面转弯 (1)向心力：重力和支持力的合力。 (2)临界速度： N Fn mg θ 为赛道斜面与水平面的夹角 请看下图，试着定性分析汽车以最高速度转弯时的受力情况 r mg FN Ff θ θ θ 思考与讨论：公路上的拱形桥是常见的，为什么拱形桥比凹形桥更普遍呢？ 二、汽车过拱形桥 凹形桥 拱形桥 观看实验视频，你能解释视频中的实验现象吗？ 汽车过拱形桥时的运动也可以看作圆周运动。质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进，设桥面的圆弧半径为 r，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力。 O r 桥对车的支持力： 车对桥的压力： 由此可得，汽车对桥的压力FN′小于汽车所受的重力G，而且汽车的速度越大，汽车对桥的压力越小。 二、汽车过拱形桥 拱形桥面 汽车过拱形桥时的运动也可以看作圆周运动。质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进，设桥面的圆弧半径为 r，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力。 O r 当桥对车的支持力FN刚好等于零时，即此时车刚刚离开桥面，有： 二、汽车过拱形桥 此后车离开桥面，做平抛运动，直至落回水平地面。 拱形桥面 二、汽车过拱形桥 拱形桥面 地球可以看作一个巨大的拱形桥，桥面的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 。根据上面的分析，汽车速度越大，地面对它的支持力就越小。 r O FN G 桥对车的支持力： 车对桥的压力： 二、汽车过拱形桥 拱形桥面 r O FN G 桥对车的支持力： 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0？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？他这时有什么感觉？ 车对桥的压力： 公路在通过小型水库泄洪闸的下游时常常要修建凹形路面，也叫“过水路面”。汽车通过凹形路面的最低点时，车对地面的压力比汽车所受的重力大些还是小些？ O r 二、汽车过凹形地面 凹形路面 故汽车通过凹形路面的最低点时，车对地面的压力比汽车所受的重力要大一些。 三、航天器中的失重现象 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？ 这种说法是错误的，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。 思考与讨论： 如果地球对航天器的引力突然消失，那么航天器将做什么运动？ 四、离心运动 1.离心运动：做圆周运动的物体，在提供的向心力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。 四、离心运动 2.生活中的离心现象 花式摆盘 3.物体作圆周运动的条件 F = 若“提供”≠“需要”？ “提供”=“需要” 四、离心运动 4.物体作离心运动的条件： F提供 < F需要 F提供= F需要 F提供 = 0 F提供 ＜F需要 F提供＞F需要 圆周 近心 切线 离心 四、离心运动 四、离心运动 5.离心运动的应用 离心抛掷 离心脱水 离心分离 离心甩干 四、离心运动 5.离心运动的危害 高速转动砂轮破裂 四、离心运动 5.离心运动的危害 赛车转弯侧滑 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder