[中学联盟]云南省峨山彝族自治县第一中学人教版高中物理必修二课件：5.7 生活中的圆周运动 (9份打包)

7 生活中的圆周运动 第五章 曲线运动 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 知识回顾   分析做圆周运动的物体受力情况 O mg FN Ff O mg FN 提供向心力的力 物体受力情况分析 Ff FN+mg   “供需平衡”物体做匀速圆周运动 向心力公式的理解 = 从“供” “需”两方面研究做圆周运动的物体 提供物体做匀速圆周运动的力 物体做匀速圆周运动所需的力a 赛道的设计 一、铁路的弯道 生活中的类似问题 实例研究1——火车过弯 火车以半径R= 300 m在水平轨道上转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s。铁轨与轮之间的动摩擦因数μ=0.25。 O mg FN Ff 设向心力由轨道指向圆心的静摩擦力提供 代入数据可得： Ff=2.4×106N 但轨道提供的静摩擦力最大值： Ff静m=μmg=1.96×106N “供需”不平衡，如何解决？ 直接提出 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 实际火车车轮与铁轨模型 F1 Ff F1 Ff 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 2、最佳方案 火车以半径R= 900 m转弯，火车质量为8×105kg ，速度为30m/s，火车轨距l=1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？（θ较小时tanθ=sinθ） FN mg F θ h 解：由力的关系得： 由向心力公式得： 由几何关系得： =0.14m 改为m/s 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 列车速度过快，容易发生事故 研究与讨论 请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道？ 实际火车与轨道设计中， 利用轮缘可增加小部分的向心力； 垫高外轨可增加较多的向心力。 问题 提出方案 优缺点分析 25’结束 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 垫高外轨 利用支持力的分力提供一部分向心力，达到“供需”平衡。 2、优点 1、做圆周运动时向心力由哪些力提供？ 3、缺点 可以减少对摩擦力的需要 需要改造铁路，设计施工难度大 减慢动画 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 研究与讨论 ?若火车速度与设计速度不同会怎样？ 外侧 内侧 F θ 过大时： 外侧轨道与轮之间有弹力 过小时： 内侧轨道与轮之间有弹力 需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求 FN` FN` ?若火车车轮无轮缘，火车速度过大或过小时将向哪侧运动？ 过大时：火车向外侧运动 过小时：火车向内侧运动 FN mg 离心 向心 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 F= F< F> 匀速圆周运动 离心运动 向心运动 研究圆周运动的要点 从“供”“需”两方面来进行研究 “供”——分析物体受力，求沿半径方向的合外力 “需”——确定物体轨道，定圆心、找半径、用公式，求出所需向心力 “供”“需”平衡做圆周运动 二、拱形桥 实例研究2——过拱桥 1、汽车过拱桥是竖直面内圆周运动的典型代表 2、研究方法与水平面内圆周运动相同 比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为m，桥面半径为R，此时速度为v。 G FN G FN’ 失重 超重 a a 最高点 最低点 研究与讨论 1、若速度过快，汽车做何种运动？ 提供的向心力不足，做离心运动，离开桥面做平抛运动 2、有无可能做这样的运动？若可能应满足怎样的条件？ G FN 可加入地球 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 三、航天器中的失重现象 一宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，距地面一二百千米时，它的轨道半径近似等于地球半径，航天员受到地球引力近似等于重力 船舱对航天员的支持力为零，超重 四、离心运动 1定义：做圆周运动的物体，所受的合力突然消失或 合力不足以提供向心力时，物体将逐渐远离 圆心的运动 2应用与防止 例1：洗衣机脱水时利用离心运动把附着在衣物上的水甩掉 例2：离心制管技术 例3：车转弯时要限制车速 过山车 水流星 练习　飞车走壁 摩托车飞车走壁，请分析受力情况，解释现象 练习: 用钢管做成半径为R=0.5m的光滑圆环（管径远小于R）竖直放置，一质量为m=0.2kg的小球（可看作质点，直径略小于管径）在环内做圆周运动，求:小球通过最高点A时，下列两种情况下球对管壁的作用力. 取g=10m/s2 (1) A的速率为1.0m/s (2) A的速率为4.0m/s 　　 A O m N1 mg 解：先求出杆的弹力为0 的速率v0 mg=mv02/l v02=gl=5 (1) v1=1m/s< v0 球应受到内壁