资源简介

(共35张PPT)
4 生活中的圆周运动
第六章 圆周运动
导入新课
问题1：火车转弯时的限定速度是怎样规定的？
问题2：火车超速时为什么容易造成脱轨事故
问题3：要想避免火车脱轨应该怎样做？
交流讨论
1.说一说火车的车轮结构如何？轨道结构如何？
一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）
火车车轮有突出的轮缘
外轨
内轨
一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）
2.如果内外轨一样高，火车转弯时做曲线运动，所受合外力应该怎样？需要的向心力由哪些力提供？
一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）
FN
F
G
火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力.
外轨对轮缘的弹力F提供向心力F=F向
由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的,且由于火车质量很大,故轮缘和外轨间的相互作用力很大,易损坏铁轨.
怎么办
一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）
解析：外轨高内轨低时转弯
G
Fn
N
h
L
θ
θ
此为火车转弯时的设计速度
r
θ很小时,sinθ≈tanθ
3.当轨道平面与水平面之间的夹角为θ时，分析火车受到哪些力，并分析这时是谁提供火车转弯的向心力？
一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）
（1）当v=v0时：
（2）当v>v0时：
（3）当v轮缘不受侧向压力,最安全的转弯速度
轮缘受到外轨向内的挤压力, 外轨易损坏。
轮缘受到内轨向外的挤压力, 内轨易损坏。
F弹
F弹
铁路弯道处超速是火车
脱轨和翻车的主要原因
思考: (1)如果v行驶>v设计,情况如何 (2)如果v行驶一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）
梳理深化
1.水平轨道：外轨对外轮的挤压提供向心力。（外轮对外轨有 的挤压，容易脱轨）
2.轨道外高内低： 提供向心力。
一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）
向外
重力和支持力的合力
θ
一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）
3.当v＞v0时，______受到侧向挤压的力（这时向心力增大，外轨提供一部分力）
当v＜v0时，______受到侧向挤压的力（这时向心力减少，内轨提供一部分力）
4.生活中的应用：高速路弯道、场地自行车弯道，杂技飞车走壁
内轨
外轨
巩固提升
一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）
例1.火车以半径R= 900m转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s，火车轨距l=1.4m，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
解析：由力的关系得：
由向心力公式得：
由几何关系得：
=0.14m
一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）
解析：如图，由牛顿第二定律知:
练习1.铁路转弯处的圆弧半径是1435m，内外轨的间距为1.435m规定火车通过这里的速度是144km/h，内外轨的高度差应为多
少才能使轨道不受轮缘的挤压？（重力加速度10m/s2）
交流讨论
二、汽车过拱形桥(竖直面内的圆周运动）
1.如果汽车，以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候，向心力指向哪个方向？
3. 桥面受到的压力与汽车重力有什么关系？超重还是失重？
2. 汽车受到哪些力的作用，什么力提供向心力？
交流讨论
1.如果汽车，以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候，向心力指向哪个方向？
3. 桥面受到的压力与汽车重力有什么关系？超重还是失重？
汽车受重力和支持力，合力提供向心力
向心力竖直向下
2. 汽车受到哪些力的作用，什么力提供向心力？
二、汽车过拱形桥(竖直面内的圆周运动）
分析：G和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：
可见汽车的速度越大对桥的压力越小。
N
G
当 时汽车对桥的压力为零。（临界速度）
4.当v大于v临界时，汽车做什么运动？
由于加速度 a 竖直向下，属失重现象。
飞离桥面做平抛运动！
二、汽车过拱形桥(竖直面内的圆周运动）
二、汽车过凹形路面（竖直面内的圆周运动）
5.如图，如果汽车过凹形路面，压力和重力有什么关系？
有向上的加速度
超重
梳理深化
1.重力和支持力的合力提供向心力
二、汽车过拱形桥
2.拱形桥：
失重 （有向下的加速度）
F=0时，
是最高点的最大临界速度，
如果汽车的速度比 大，会飞离桥面做平抛运动
二、凹型路面
3.凹型路面：
超重 （有向上的加速度）
4.解题步骤：
（1）确定研究对象，找出圆周平面，确定圆心和半径；
（2）进行受力分析，画出受力分析图；
（3）找出在半径方向的合力，即向心力；
（4）用牛顿第二定律 或 列方程求解
梳理深化
巩固提升
例2.（多选）如图，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况，以下说法正确的是 ( )
A.在竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力
B.在竖直方向汽车只受两个力：重力和桥面的支持力
C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力
D.汽车对桥面的压力大于汽车的重力
二、汽车过拱形桥及凹型路面（竖直面上的圆周运动）
BC
练习2：一辆满载的卡车在起伏的公路上匀速行驶，如图所示，由于轮胎过热，容易爆胎。暴胎可能性最大的地段是( )
A
B
C
D
D
二、汽车过拱形桥及凹型路面（竖直面上的圆周运动）
交流讨论
三、航天器中的失重现象
1.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。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？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？…你可以判断此时的宇航员处于什么状态（超重或失重）
驾驶员对座椅的压力为零，驾驶员处于完全失重状态
2.假设宇宙飞船总质量为M，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径r，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力mg 。试求座舱对宇航员的支持力为零时飞船的速度多大 通过求解，你可以判断此时的宇航员处于什么状态（超重或失重）。
驾驶员对座椅的压力为零
三、航天器中的失重现象
梳理深化
对宇航员，重力提供其做圆周运动的向心力时，由牛顿第二定律可知
三、航天器中的失重现象
解得： ，人对座椅的压力为零，宇航员处于完全失重状态
巩固提升
例3.宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是( 　 )
A.在飞船内可以用天平测量物体的质量
B.在飞船内可以用水银气压计测舱内的气压
C.在飞船内可以用弹簧测力计测拉力
D.在飞船内将重物挂于弹簧测力计上，弹簧测力计示数为0，
但重物仍受地球的引力
CD
三、航天器中的失重现象
练习3.有科学家曾设想，未来人类将离开地球到宇宙中去生活，
科学家设计了如图所示的宇宙村，它是一个圆形的密闭建筑，
人们生活在圆环的边上．为了使人们在其中生活且不至于有
失重感，可以让它旋转起来．则关于设想的下列说法中正确
的是（　　 ）
A.若要使人类在其中生活时的感觉和在地球上一样（没有失重感），当“宇宙村”转动时，生活在圆环边沿的人的向心加速度应等于地球表面的重力加速度值
B.当“宇宙村”转动时，生活在圆环边沿的人受大于重力的静摩擦力作用
C.当“宇宙村”转动时，生活在圆环边沿的人受竖直向下的重力作用
D.当“宇宙村”转动时，生活在圆环边沿的人受弹力和向心力作用
A
三、航天器中的失重现象
交流讨论
四、离心运动
1.物体做匀速圆周运动的条件是什么？
合力提供向心力
2.如果突然剪断细线小球将做什么运动？
沿切线方向做匀速直线运动
m
O
r
光滑水平面
离心运动
四、离心运动
做圆周运动的物体，在提供的向心力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。
3.物体做离心运动的条件？
4.生活中哪些现象是离心运动的应用，哪些情况是防止离心运动？
应用：离心脱水、棉花糖、离心机、把体温计的水银柱甩回玻璃泡内；
防止：汽车转弯，高速转动的砂轮、飞轮的限速。
梳理深化
四、离心运动
1.离心运动：做圆周运动的物体，在提供的向心力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。
2.物体做离心运动的条件：
Fn < F需向
离心抛掷
离心脱水
离心分离
离心甩干
四、离心运动的应用
四、离心运动的防止
O
F
v
O
v
F静
·
巩固提升
例4.如图所示为洗衣机脱水筒．在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上有一件湿衣服与圆筒一起运动，衣服相对于圆筒壁静止，则(　　)
A.衣服受重力、弹力、压力、摩擦力、向心力五个力作用
B.洗衣机脱水筒转动得越快，衣服与筒壁间的弹力就越小
C.衣服上的水滴与衣服间的附着力不足以提供水滴所需要
的向心力时，水滴做离心运动
D.衣服上的水滴与衣服间的附着力大于水滴所需的向心力时，
水滴做离心运动
C
四、离心运动的应用与防止
练习4.（多选）如图所示，光滑的水平面上，小球m在拉力F作用下做匀速圆周运动，若小球到达P点时F突然发生变化，下列关于小球运动的说法正确的是(　　)
A.F 突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动
B.F 突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动
C.F 突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动
D.F 突然变小，小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心
AC
四、离心运动的应用与防止
课堂小结
生活中的圆周运动
火车转弯
汽车过拱形桥
汽车过凹型路面
航天器中的失重现象
离心现象
向心力的来源
临界速度
速度过大、过小时铁轨的受力情况
对桥面的压力与重力的关系
对路面的压力与重力的关系，超重
重力提供自身做圆周运动向心力及现象
离心现象的条件、应用、防止
课外拓展
汽车能通过圆形轨道的最高点吗？
联想：过山车上的人为什么不会掉下来
能，经过最高点时速度大于 ，重力提供向心力
r
谢谢观看，
你学到了什么？

展开更多......

收起↑