6.4 生活中的圆周运动 课件-2024-2025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 生活中的圆周运动场景 离心泵 一.火车转弯 一.火车转弯 一.火车转弯 轮缘 一.火车转弯 G Fn N θ θ r 火车质量为 ，以半径转弯，现将外轨垫高，使轨道平面与水平面夹角为，重力加速度为g ，要使火车通过弯道时既不内倾也不外倾，火车转弯的速度是多少？ 火车拐弯需要向心力： 由力的关系得： 即提供的向心力： 二.汽车过拱桥 二.汽车过拱桥 汽车过拱形桥时的运动可以看成圆周运动 G N G N A B 向心力向下 失重状态 向心力向上 超重状态 二.汽车过拱桥总结 凸型桥汽车在最高点满足关系： (1)当v＝时，FN＝0. (2)当0≤v<时，0<FN≤mg. (3)当v>时，汽车将脱离桥面做平抛运动，发生危险． 凹型桥汽车最低点满足关系： (1)汽车对桥面的压力大于其自身重力，车速快容易导致爆胎． (2)凹形桥易被压垮，因而实际中拱形桥多于凹形桥． 凹型桥汽车最低点满足关系： mg－FN＝m，即FN＝mg－m FN－mg＝m，即FN＝mg＋m. 三.汽车过拱桥→航天器中的失重问题 如果把地球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：汽车速度大到一定程度时，地面对车的支持力为零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？ 三.航天器中的失重问题讨论 1.航天器在近地轨道的运动 (1)对航天器，重力充当向心力，满足的关系为 (2)对航天员，由重力和座椅的支持力提供向心力，满足的关系为m′g－FN 由此可得FN＝0时，航天员处于完全失重状态，对座椅无压力． (3)航天器内的任何物体之间均没有压力． 2．对失重现象的认识 航天器内的任何物体都处于完全失重状态，但并不是物体不受重力．正因为受到重力作用才使航天器连同其中的航天员做圆周运动． 3．第一宇宙速度 由 关系得：，代入数据 mg＝m ＝m′ mg＝m 四.离心运动 供 提供物体做圆周运动的力F合 需 物体做圆周运动所需要的力Fn 离心运动 近心运动 匀速圆周运动 四.离心运动的应用 离心脱水 离心抛掷 四.离心运动的防止 车辆转弯 在水平公路上行驶的汽车如果转弯时速度过大,所需向心力大于最大静摩擦力,汽车将做离心运动而造成交通事故。因此在公路弯道处车辆行驶不允许超过规定的速度。 高速转动的砂轮 高速转动的砂轮如果转速过高,砂轮内部分子间的作用力不足以提供所需的向心力时,砂轮做离心运动而破裂酿成事故。为了防止事故的发生,通常还要在砂轮外侧加装一个防护罩。 五.竖直面内的圆周运动 项目 模型图示 弹力特征 受力示意图 力学方程 临界特征 最高点速度讨论 轻 绳 和 内 轨 道 模 型 弹力可能向下，也可能等于0 ，恰过最高点 ，球受弹力向下 ，不能达到最高点 五.竖直面内的圆周运动 项目 模型图示 弹力特征 受力示意图 力学方程 临界特征 最高点速度讨论 轻杆和管形轨道模型 弹力： 可能向下， 可能向上，也可能等于0 F向＝0 FN＝mg v＝0 ，球受到的弹力为0 ，球受到的弹力向下 ，球受到的弹力向上 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.20.100 学科网版权所有 $$