人教版高中物理必修二　5.7　生活中的圆周运动 (课件＋素材)

5.7 生活中的圆周运动 第五章 曲线运动 4·28胶济铁路特别重大交通事故 惨痛的交通事故 物体做圆周运动时需要什么力？谁来提供？ 物体需要向心力，由合力提供向心力 向心力的特点 方向：总是指向圆心 大小： 知识回顾 F合 “供需”平衡 物体做匀速圆周运动 提供物体做匀速圆周运动的合力 做匀速圆周运动所需的向心力 = 从“供” “需”两方面研究做圆周运动的物体 F向 一般解题思路 实例一 火车转弯 ① 若内外轨道一样高（水平弯道） 轮缘 火车车轮的构造 N FN G 外轨对轮缘的弹力 内轨 外轨 ① 若内外轨道一样高（水平弯道） 向心力由外侧轨道对车轮轮缘的弹力提供。 缺点：由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，铁轨容易损坏、变形，发生危险。 向心力的来源 ? 1、请设计一个方案，让火车既能安全通过弯道，又能减少轨道与轮缘的挤压？ 思考： 在实际火车与轨道设计中，利用轮缘挤压只能增加小部分的向心力；垫高外轨可增加较多的向心力。 外 内 火车转弯时，外轨道应该适当垫高。使火车通过弯道时，受到重力与支持力的合力恰好提供向心力，此时内轨和外轨同轮缘之间 向心力完全由重力G和支持力N的合力提供 FN 最佳方案 ② 外轨略高于内轨（倾斜轨道） 向心力的来源 ? 均无挤压。 θ FN G O F合 1、轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？ F合＝mg tanθ θ 限定速度 临界速度： G FN θ ① 当 时， F > O 小组合作 内轨对轮缘产生向外的弹力。     F G FN θ F < ② 当 时，   O 外轨对轮缘产生向内的弹力。 小组合作   转弯速度过快呢？ F 如果你是设计师，在不改变轨道的情况下，你将采取什么措施使火车提速？ 思考： 摆式列车是一种车体在转弯时可以侧向摆动的列车，摆式列车能够在普通路轨上的弯曲路段高速驶过而无需减速。 黄石长江大桥 实例二 泸定桥 汽车过桥 单击此处编辑母版文本样式 第二级 第三级 第四级 第五级 为什么生活中比较常见是 凸形桥 而不是 凹形桥 呢? 思考： v G FN 最高点 失重 超重 最低点 汽车对桥面的压力最大 G 凸形桥和凹形桥比较 m r O r O v m 如果我们以凸形桥为例的话, 假如车的速度不断增大的话, 车将会发生什么现象呢? 可知：v越大，FN越小 当v逐渐增大， ，此时FN = 0， 思考与讨论 G FN 若v继续增大 ，则汽车会飞出去。 合外力不足以提供汽车做圆周运动的向心力 R o 如果把地球看成一个巨大的拱桥 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？ 这个速度也被称之为“第一宇宙速度” 这时驾驶员对座椅之间的压力是多大？ 实例三 航天中的失重现象 实例三 航天中的失重现象 思考与讨论 揭开“过山车”和“水流星” 之谜 水流星 过山车 G 最高点 FN 思考与讨论 “水流星”和“过山车” 之谜 课堂小结 1、请同学完成总结 2、作业布置 研究性学习：通过骑自行车实际体会转弯，并分析向心力的来源。 完成本节课后练习第1、2、3题。 $$课时5.7　生活中的圆周运动 1.能定性分析火车轨道拐弯处外轨比内轨高的原因。 2.能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题。 3.知道航天器中失重现象的本质。 4.会用牛顿第二定律分析圆周运动。 1.火车在弯道上运动时实际做①圆周运动,因而具有向心加速度,由于其质量巨大,需要很大的向心力。若内、外轨一样高,火车做圆周运动的向心力是由②外轨对轮缘的弹力提供的,由于火车质量太大,靠这种方法得到向心力极易使铁轨和车轮受损。在修筑铁路时,要根据转弯处③轨道的半径和规定的④行驶速度,适当选择内、外轨的⑤高度差,使转弯时所需的⑥向心力几乎完全由重力G和⑦支持力FN的合力F来提供。这样就减轻了轮缘与轨道的挤压。 2.汽车在拱形桥上行驶到最高点时的向心力是由⑧重力和支持力的合力提供的,方向⑨竖直向下,此时汽车对桥的压力FN'⑩(-(填“>”“=”或“<”)G,汽车行驶到最高点的速度越大,FN'就越小-。 3.汽车在凹形桥上行驶通过桥最低点的向心力是由支持力和重力的合力提供的,方向竖直向上,此时汽车对桥的压力FN'>--(填“>”“=”或“<”)G。 4.航天员随宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动时,向心力是由万有引力和支持力的合力提供的;当飞船的飞行速度v=　　　　时,航天员对座舱的压力FN'=0,此时航天员处于完全失重状态。  5.离心运动有很多应用,离心干燥器就是利用离心运动把附着在物体上