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(共40张PPT)
①过山车最高点
为什么在最高点没有支撑物却不会掉落？
②水流星最高点
思考
做圆周运动的物体速度方向时刻在变化，其原因是一直受到和速度方向垂直，指向圆心的向心力的作用，由于惯性，物体总有沿着圆周切线飞出的趋势，之所以没有飞出去或者没有掉下来，是因为向心力或者物体自身的运动把物体拉到圆周上去，使物体到圆心的距离保持不变，这样就存在
外界给物体的合外力与
物体做圆周运动的向心力之间存在“供求”关系。
三、离心运动
观察
如果提供的向心力不够物体会怎样？
1.定义：当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动。
三、离心运动
离心抛掷
离心脱水
离心分离
离心甩干
2、离心运动的应用与防止
三、离心运动
制作棉花糖的原理：
内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。
2、离心运动的应用与防止
三、离心运动
2、离心运动的应用与防止
O
F静
v
三、离心运动
如果提供的向心力太多物体会怎样？
在地球大气层外有很多太空垃圾绕地球 做匀速圆周运动，每到太阳活动期由于受太阳的影响，地球大气层的厚度开始 增加，太空垃圾的速度降低，所需向心力变小，而使得部分垃圾进入地球大气层，开始做靠近地球的向心运动。
小行星被星体引力捕捉，提供的向心力变大，最终落至星体表面。
思考
日常生活中我们看到物体通常做曲线运动，那么物体是如何实现“转弯”的呢？
6.4 生活中的圆周运动
汽车水平转弯问题
把汽车在拐弯时的运动看作是匀速圆周运动，路面提供的静摩擦力充当汽车维持圆周运动的向心力。当车速过快时，需要的向心力就会超过能够提供的最大静摩擦力，就会向外侧滑，做离心运动。
如何提高汽车速度？
一、水平方向的圆周运动
1、为获得汽车行驶中的各项参数,汽车测试场内有各种不同形式的轨道。如图所示,在某外高内低的弯道测试路段汽车向左拐弯,汽车的运动可看作是圆周运动(半径为R)。设内、外路面高度差为h,路基的水平宽度为d,路面的宽度为L。已知重力加速度为g。要使车轮与路面之间垂直前进方向的横向摩擦力等于零,则汽车转弯时的速度应等于 （ ）　
A.　　B.　　C.　　D.
B
一、水平方向的圆周运动
探究一：火车转弯（内外轨无高度差）
火车水平转弯时情况分析：由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力F提供向心力F。
F
有没有办法不磨损铁轨？
探究二：火车转弯（内外轨有高度差）
一、水平方向的圆周运动
N
h
F
L
如果火车行驶速度不等于v临界呢？
B
2、铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为θ，如图所示，弯道处的圆弧半径为R，规定的转弯速度为 火车的质量为m，重力加速度为g，则（　　）
A．若转弯速度大于 内轨对内侧车轮轮缘有挤压
B．若转弯速度大于 外轨对外侧车轮轮缘有挤压
C．若转弯速度等于 铁轨对火车的支持力等于
mgcosθ
D．若转弯速度等于 铁轨对火车的
支持力等于mgtanθ
列车速度过快，造成翻车事故
3、如图是场地自行车比赛的圆形赛道。路面与水平面的夹角为15°， ， ，不考虑空气阻力，g取10 。
(1)某运动员骑自行车在该赛道上做匀速圆周运动，圆周的半径为60m，要使自行车不受摩擦力作用，其速度应等于多少？
(2)若该运动员骑自行车以18 的速度仍沿该赛道做匀速圆周运动，自行车和运动员的质量一共是100 ，此时自行车所受摩擦力的大小又是多少？方向如何？
探究二：飞机转弯
一、水平方向的圆周运动
G
F
G
F
21
汽车翻车事故
火车脱轨事故
22
给公路设计一块 “ 限速牌 ”
东二环辅路
黄白路
衡阳市第八中学
路面水平
汽车转弯半径R＝20m，轮胎与地面间的动摩擦系数 ＝0.5，（g取10m/s2）
此牌仅供设计参考
23
给铁路设计一块 “ 警示牌 ”
若：火车质量为1×105kg，
火车转弯半径R=30m，
倾斜角θ＝37°，g取10m/s2 ，
轨道能承受的侧压力的最大值为1×106N
24
火车转弯的最佳速度
若：火车质量为1×105kg，火车转弯半径R=30m，
倾斜角θ＝37°，g取10m/s2 ，
轨道能承受侧压力的最大值为1×106N。
FN
mg
最佳速度54km/h
25
最高速度
FN
mg
F
若：火车质量为1×105kg，火车转弯半径R=30m，
倾斜角θ＝37°，g取10m/s2 ，
轨道能承受侧压力的最大值为1×106N。
26
最佳速度 54
最低速度？？？
最高速度 88
①人跑步转弯
人在转弯的时候什么力来提供向心力呢？
②滑冰运动员转弯
课后体验思考
二、竖直平面的圆周运动
探究一：汽车过拱形桥（最高点）
mg
FN
v2
R
mg－FN＝m
v2
R
F压＝FN ＝mg－m
汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重
FN ＜mg
地球犹如一个巨大的拱形桥
v
思维拓展
地球可以看做一个巨大的拱形桥,桥面的半径就是地球的半径（R=6400Km）。
会不会出现这样的情况:速度大到一定程度时,地面对车的支持力为零
这时驾驶员与座椅之间的压力是多少……
=7.9km/s
第一宇宙速度
二、竖直平面的圆周运动
探究二：汽车过凹形桥（最低点）
FN
mg
v2
R
F压＝FN ＝mg + m
v2
R
FN－mg＝m
汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于超重
若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？
FN ＞mg
现在的桥大多是凸形桥，为什么？
4．如图所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时，车对桥顶的压力为车重的 3/4 ，如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时，不受摩擦力作用，则汽车通过桥顶的速度应为（g=10m/s2）（　　）
A．15m/s B．20m/s C．25m/s D．30m/s
解：汽车通过拱桥顶点，根据牛顿第二定律
r=40m
如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时，不受摩擦力作用，则车对桥顶的压力为零，即
代入解得v=20m/s
B
5、如图所示是游乐场里的过山车，过山车运动过程中经过A、B 两点（　　）
A．在A点时对轨道压力较小
B．在A点时所受摩擦力较大
C．在B点时合外力方向竖直向下
B
解：由向心力公式
三、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．
小结：
一、水平方向的圆周运动
1. 火车转弯问题：重力与支持力合力提供向心力
2. 飞机转弯问题：重力与升力合力提供向心力
二、竖直平面的圆周运动
1. 拱形桥：FN3. 凹形桥：FN>mg,超重；若v较大，有爆胎危险；
2. 航天器中的失重现象： ，FN=0，无支持力，
完全失重
“杆球”模型
如图所示，长为L的轻杆一端固定一质量为m的小球，另一端可绕过O点的光滑水平轴在竖直平面内做圆周运动，求：
杆连着的小球在竖直平面内的圆周运动（在光滑管内运动）
特点：杆既能对小球产生拉力，又能产生支持力，
在最高点速度可以为0
v
R
可通过最高点做圆周运动
杆对球有拉力
杆对球有支持力
杆对球无作用力
同类问题：管形轨道模型
“杆球”模型
变形：“光滑管道”模型
可通过最高点做圆周运动
例1：如图所示，长为L=0.5m的轻杆OA绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动，A端连着一个质量为m=2kg的小球，取g=10m/s2．
（1）如果小球的速度为3m/s，求在最低点和最高点时杆对小球的拉力为多大？（2）如果在最高点杆对小球的支持力为4N，求此时杆旋转的角速度为多大？
（1）最低点时杆对小球的拉力为56N，最高点时杆对小球的拉力为16N；
（2）杆旋转的角速度为4rad/s．
“绳球”模型
若将杆换成一轻绳，试分析其通过最高点的各种情况
球的重力完全用来提供向心力，且向心力恰好完全由重力来提供
与杆球模型一样
球的重力大于所需要的向心力，球离开轨道
事实上，球在到达最高点之前就离开轨道了
轻绳栓着小球在竖直平面内的圆周运动（沿光滑环内壁的运动）
v
R
特点：绳上只可能产生拉力，
而不能产生支持力
同类问题：环形轨道模型
可通过最高点做圆周运动
例2：如图所示，一质量为m=0.5kg的小球，用长为l=0.4m的细线拴住在竖直面内作圆周运动．取g=10m/s2．试求：（1）当小球在圆上最高点速度v1=4m/s时，细线的拉力．
（2）若轻绳能承受的最大张力为45N，求小球的速度不能超过多大值？
（1）细线的拉力是15N．
（2）小球的速度不能超过4√2m/s．

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