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

生活中的圆周运动 1 一 、 汽车转弯 问题1:汽车转弯时为什么会有限速，特别是雨雪天气？ 模型一：质点 模型二：水平圆周运动模型 f静 f静 汽车在水平路面上转弯的向心力由哪个力提供？ (限速) 二 、 火车转弯 问题2:火车与铁轨间摩擦相对来讲比较小，不能像汽车转弯一样提供其转弯所需要的向心力， 那么火车转弯时是怎么解决它所需要的向心力问题？ 火车轨道的特殊性 1、水平弯道 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 由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力提供 G 列车速度过快，造成翻车事故 h 如图，斜面轨道倾角为θ，转弯半径r，要使车轮对内外轨都无压力,质量为m的火车运行的速率应该多大? 当火车行驶速率v>v0时 当火车行驶速率v<v0时 FN′ 外轨对轮缘有侧压力 内轨对轮缘有侧压力 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 汽车质量为m，通过桥最高点速度为v，桥半径为R，则在最高点汽车对桥的压力为多大？ 由牛顿第三定律得 FN ＜mg 若汽车通过拱桥的速度增大，会出现什么情况？ 拱形桥 汽车质量为m，通过路面最低点速度为v，桥半径为R，则在最低点汽车对路面的压力为多大？ F合＝FN－mg v2 R ∴ FN ＝mg + m 由牛顿第三定律得 v2 R F压＝FN ＝mg + m v2 R ∴ FN－mg＝m FN ＞mg FN mg Fn= m v2 R 凹形路面 例题：一辆汽车在丘陵地匀速行驶，地形如图所示，由于轮胎老旧， 途中爆胎，爆胎最可能发生在哪个地段？（） A、a处 B、b处 C、c处 D、d处 D 思考与讨论 航天器中的失重现象 1．航天器在近地轨道的运动 (1)对航天器，在近地轨道可认为地球的万有引力等于其重力，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mg－FN ，由以上两式可得FN＝0，航天员处于完全失重状态，对座椅压力为零． (3)航天器内的任何物体之间均没有压力． O F合 = mω2r，物体做匀速圆周运动 F合＜mω2r ，物体做逐渐远离圆心的运动 F 合= 0 ，物体沿切线方向飞出远离圆心 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 离心运动 16 五月 2025 17 离心脱水 高速砂轮限速 离心甩干 ●离心运动的应用 制作棉花糖 16 五月 2025 18 二.拱形桥1. 汽车过拱形桥时,对桥面的压力与重力比较 2.圆周运动中的超重、失重情况． 三.航天器中的失重现象重力提供自身做圆周运动向心力 四.离心运动 1.离心现象的分析与讨论． 2.离心运动的应用和防止． 课堂小结 火车转弯规定: v过大时:外侧轨道与轮之间有弹力 v过小时:内侧轨道与轮之间有弹力 一.转弯处的半径和火车运行速度的条件限制. 向心、圆周、离心运动 “供”“需”是否平衡决定物体做何种运动 供 提供物体做圆周运动的力 需 物体做匀速圆周运动所需的力 Fn= 圆周运动 Fn< 离心运动 Fn> 向心运动 例：公路急转弯处通常是交通事故多发地带.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.当路面结冰时，与未结冰时相比，v0的值变小 课后练习 AC 例：在冬奥会短道速滑项目中，运动员绕周长仅111米的短道竞赛.比赛过程中运动员在通过弯道时如果不能很好地控制速度，将发生侧滑而摔离正常比赛路线.圆弧虚线Ob代表弯道，即正常运动路线，Oa为运动员在O点时的速度方向(研究时可将运动员看做质点).下列论述正确的是(　　) A.发生侧滑是因为运动员受到的合力方向背离圆心 B.发生侧滑是因为运动员受到的合力大于所需要的向心力 C.若在O点发生侧滑，则滑动的方向在Oa左侧 D.若在O点发生侧滑，则滑动的方向在Oa右侧与Ob之间 D $$