6.4.1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

高中物理人教版（2019）必修第二册 第六章 圆周运动 6.4 生活中的圆周运动 【学习目标】 1、会分析汽车、火车转弯等实际运动问题中向心力的来源 2.会分析汽车过凸形桥和凹形桥时的向心力来源。 3、会运用牛顿第二定律分析生活中的圆周运动。 引入新课 当地居民认为是风水问题，你相信吗？ 构建模型——圆周运动 思 2 如图：质量为m的汽车在水平路面上转弯（视为圆周运动），弯道半径为R；请问： （1）汽车做圆周运动的平面在哪儿，圆心在何位置， 并作出受力图，指出是什么力提供向心力？ （2）求解汽车圆周运动的最大安全速度， 分析与哪些因素有关？ （3）汽车速度大于安全速度将怎样？ 为安全转弯，提出你的建议： ①减小速度慢行 O mg FN Ff 一.汽车转弯 1.水平路面 ②路面变粗糙 ③把转弯路面修成外高内低 受到向内的侧向摩擦力 受到向外的侧向摩擦力 如图，质量为m的赛车，在倾角为θ的倾斜路面转弯，弯道半径为R，若赛车在转弯时所需要的向心力刚好由重力和支持力的合力来提供。已知重力加速度为g。（小组讨论）则： v=v0时 无侧向滑动趋势，没有侧向摩擦力 θ mg FN F合 v<v0时 v>v0时 2.倾斜路面 θ O （1）汽车做圆周运动的平面在哪儿，圆心在何位置？做出受力图； （2）求出汽车圆周运动的速度v0，分析与哪些因素有关？ （3）汽车速度大于、小于、等于v0时，汽车受力有何变化？ 【应用1】(多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带.如图，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为v0时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势.则在该弯道处（ ） A.路面外侧高、内侧低B.车速只要低于v0，车辆便会向内侧滑动C.车速虽然高于v0，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动D.向心力由静摩擦力提供 AC 知识运用 火车车轮与铁轨的构造 二.火车转弯 外轮 外轨 内轮 内轨 G N 外轨对轮缘的弹力提供向心力 . F弹 思考1：若内外轨一样高，请分析是什么提供了向心力？并分析其是否存在缺点。 弊端分析：火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损。 弹 思考2：如何减小火车对铁轨的侧压力？参考汽车转弯列出具体的实现方案。 F合 1 2 θ h L FN θ 较小时 当v=v0时： 当v>v0时： 当v<v0时： 轮缘与内外轨均无挤压。 轮缘挤压外轨, 外轨易损坏。 轮缘挤压内轨, 内轨易损坏。 设计速度： 思考3：若火车实际的速度与设计速度不符会发生什么事情？ 问题回顾 事故原因？ 中央电视台《今日说法》栏目报道了一起发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通事故：家住公路拐弯处的张先生和李先生家在三个月内连续遭遇了七次大卡车侧翻在自家门口的场面。 当地居民认为是风水问题，你相信吗？ 如何解决？ 2 【悟】 三、汽车过桥 总结解决生活中圆周运动问题的思路： 1.分析情境，构建圆周运动模型，确定圆平面，找到圆心和半径。 2.对物体进行受力分析，弄清向心力的来源。 3.利用牛顿运动定律和圆周运动公式列方程求解。 mg FN FN mg 【应用2】：如图所示，一质量为m的汽车，先后以恒定速率v通过一座凸形桥和凹形桥，已知两桥的半径均为R，求： （1）该汽车通过凸形桥最高点A时对桥面的压力为多大？ （2）该汽车通过凹形桥最低点B时对桥面的压力又为多大？ A B 知识运用 A B 解：（1）汽车在A点时有： 由牛顿第三定律可得汽车对桥面压力为： （2）汽车在B点时有： 由牛顿第三定律可得汽车对桥面压力为： 汽车对桥面压力小于汽车重力； 汽车对桥面压力大于汽车重力。 失重 超重 若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？ v2 R mg＝m v2 R FN ＝mg－m 问题：汽车过凸形桥时，运动速度变大，车对凸桥的压力如何变化？ mg FN ＝ FN＝0 时，汽车的速度为多大？ 当 时，物体做_平抛_运动. 汽车将脱离桥面，发生危险。 思考：如果把拱桥半径增大，增大到6400km，此时汽车以多大速度才能脱离桥面？ 此时司机处于完全失重状态。 (1) 当 F＝mω2r 时，物体做匀速圆周运动； (2) 当 F＝0 时，物体沿切线方向飞出； (3) 当 F＜mω2r 时，物体逐渐远离圆心； (4) 当 F＞mω2r 时，物体逐渐靠近圆心做近心或向心运动。 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＜Fn=mω2r 离心运动 离心抛掷 离心脱水 离心分离 离心甩干 离心运动的应用 课堂小结 一、火车转弯 1. 内外轨道一样高时转弯 2. 外轨高内轨低时转弯 二、汽车过拱形桥 三、航天器中的失重现象 θ很小时 , sinθ≈tanθ ≈θ F压 = mg- F压 = mg + 失重！ 超重！ 四、离心运动 UTC 2023-05-09 10:54:10 Lavf58.29.100 UTC 2023-05-08 01:01:08 Lavf58.29.100 学科网 rbm.xkw.com rbm.xkw.com rbm.xkw.com Lavf58.20.100 学科网版权所有 $$