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 人教版（2019）物理（必修第二册） 第六单元 圆周运动 老师： 授课时间： 1 提供物体做匀速圆周运动的力 做匀速圆周运动的物体所需的力 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 = “供需”平衡 物体做匀速圆周运动 本节课 牛顿第二定律F=ma的应用 向心力公式深化理解： 一、火车转弯 火车为什么会发生脱轨事故呢？ 一、火车转弯 火车转弯是什么力提供向心力？ 铁轨 踏面 轮缘 1.车轮构造： 一、火车转弯——原因分析 G N . F 火车车轮有突出的轮缘 外轨 内轨 问题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？ 由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的,且由于火车质量很大,故轮缘和外轨间的相互作用力很大,易损坏铁轨. 一、火车转弯 问题2：如何设计可以克服上述缺点？ 问题3：若不受侧向轨道的弹力，谁充当向心力? 一、火车转弯 质量为m的火车转弯时，做匀速圆周运动的轨道半径为r,轨道的倾角为θ，求火车速度多大时对轨道无侧向压力。 火车转弯规定临界速度: G Fn N θ θ r 那么设计火车轨道时内外轨道高度差h、转弯半径r应满足什么条件那 ？ 一、火车转弯 此时轮缘与铁轨无弹力作用 G Fn N h L θ θ R θ很小时,sinθ=tanθ 一、火车转弯 (1)、当火车行驶速率 时，Fn=F合 内外轨道都不受挤压，对两轮缘都没有压力 (3)、当火车行驶速率 时， Fn=F合-F侧，内轨道受到挤压对轮缘有侧压力 (2)、当火车行驶速率 时，Fn=F合+F侧，外轨道受到挤压对轮缘有侧压力 在实际生活中，铁路修好后θ（h、L）、r是确定的， 所以火车转弯的安全速度也为定值 总 结 一、火车转弯 车辆、飞机转弯与火车类似 N Fn mg 赛道的设计路面是倾斜的 一、火车转弯 思考与赛道类似的例题 例：球沿光滑圆锥内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图。试分析向心力的来源。（圆锥摆模型） N G θ 二、汽车过拱形桥 观看实验视频，你能解释视频中的实验现象吗？ 二、汽车过拱形桥 问题1：汽车静止在桥上与通过平桥时，受力怎样？ F压＝FN＝mg 二、汽车过拱形桥 问题2：汽车过凹形桥时，在最低点时，车对凹形桥的压力又怎样呢？ 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 二、汽车过拱形桥 问题3：汽车过拱形桥时，在最高点时，车对凸桥的压力和重力还相等吗？ 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 FN ＜mg 二、汽车过拱形桥 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 问题4：汽车过拱形桥时，运动速度变大，车对凸桥的压力如何变化？ mg FN 临界速度 航天器中的失重现象 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？…… 地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径R= 6400km，若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力会变成零FN=0？ 由 得 此时司机处于完全失重状态。 例1.一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,由于轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是( ) A. a处  B. b处   C. c处    D. d处 a b c d D 三、离心运动 问题1.分析下面视频中运动产生的原因（条件）？ 三、离心运动 O F合 = mω2r， F合＜mω2r ， F 合= 0 ， 1、定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动. 2、条件： 0 ≤F合＜mω2r 供<需 物体沿切线方向飞出远离圆心 物体做匀速圆周运动 物体做逐渐远离圆心的运动 三、离心运动 离心运动在生活中应用 三、离心运动 问题2.