资源简介

(共38张PPT)
知识回顾：
物体做匀速圆周运动时需要什么力？谁来提供？
向心力，合力提供
什么叫向心加速度？物理意义？公式如何？
变加速曲线运动
§6.4.1 生活中的圆周运动
一、火车转弯
铁轨
轮缘
G
N
.
F
火车车轮有突出的轮缘
外轨
内轨
思考:火车转弯时可看做匀速圆周运动，如果火车内外轨道一样高。火车受哪些力？谁提供向心力？
讨论：靠这种办法得到的向心力缺点是什么？
一、火车转弯
生活实例：
思考：火车为什么会发生脱轨事故呢？
G
Fn
N
θ
θ
r
思考：如果火车外轨道比内轨道高，不受侧向轨道的弹力，谁充当向心力
合力在水平向右还是沿斜面向下？
一、火车转弯
算一算:质量为m的火车转弯时，做匀速圆周运动的轨道半径为r,轨道的倾角为θ，求火车速度多大时对轨道无侧向压力。
火车转弯规定临界速度:
解析：
G
Fn
N
θ
θ
r
一、火车转弯
θ
FN
G
F合
θ
O
F
F'
外
上
内
下
×
如果火车在转弯处的速度大于规定速度，会对哪个轨道有挤压？如果小于呢？
赛道的设计
ABD
拱形桥
（凸形桥）
凹形桥
水平桥
三、汽车过桥
mg
FN
由牛顿第二定律可知
Fn=mg-FN=mv2/R
得FN=mg-(mv2/R)
FN ＜mg
R一定，V越大，FN越小。
当V增大到一定值时，FN=0，恰好脱离桥面：mg=mv2/R，车速V=________。
汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重(具有向下的加速度）
质量为m的汽车在拱形桥上以v行驶，若桥面的圆弧半径未R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力？
由牛顿第三定律，汽车通过桥最高点时对桥的压力大小FN, = FN=mg-(mv2/R)
情景1：汽车过凹形桥最低点
FN
mg
FN ＞mg
汽车对凹形桥的压力FN与桥面半径R和车速V关系：
（1）速度V一定，半径R越小，FN越大，超重愈多，越容易损坏桥梁。
（2）半径R一定，车速V越大，FN越大，超重愈多，越容易损坏桥梁。
Fn=FN-mg=mv2/R
得FN=mg+(mv2/R)
汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于超重(具有向上的加速度）
F压＝FN ＜mg
失重
超重
F压＝FN ＝mg
F压＝FN ＞mg
比较三种桥面受力的情况
3．(2022·河南信阳月考)郑州特大洪水将一座桥的桥墩冲毁，桥面向下凹陷，成为一座罕见的“倒拱桥”，因为交通位置十分重要，桥梁上依然允许车辆通行。某车在通过此桥的过程中，下列说法正确的是 (　 )
A．桥面对车的支持力大于车对桥面的压力
B．该车受到重力、支持力、向心力的作用
C．为了避免桥面因受到的压力过大而发生危险，该车应加快速度尽快通过
D．桥面对车的支持力大于车自身重力
D
思考与讨论
当以速度v通过最高点、最低点时哪个位置容易脱离地面，哪个位置容易爆胎？
G
FN
G
FN
R
mg
航天器中的失重现象
航天器中的失重现象
以绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船为例做些说明。当飞船距地面高度为 100 200 km 时，它的轨道半径近似等于地球半径 R，航天员受到的地球引力近似等于他在地面受到的重力 mg。除了地球引力外，航天员还可能受到飞船座舱对他的支持力 FN。
当 时，FN=0,航天员处于完全失重状态
所以在航天器中，很多跟重力有关的仪器就不能使用
mg
mg
FN
r
F静
转盘
θ
θ
O
R
FN
mg
F合
火车转弯
O
θ
O'
FT
mg
F合
圆锥摆
r
mg
F静
O
FN
滚筒
水平面圆周运动模型
θ
FN
G
F合
θ
O
F
F'
外
上
内
下
如果火车在转弯处的速度大于规定速度，会对哪个轨道有挤压？如果小于呢？
竖直面内圆周运动分析
mg
O
mg
O
轨道
O
杆
O
管道
轻绳
重点内容，考试必考
一.轻绳模型
mg
T1
V1
mg
T2
V2
最高点：
最低点：
过最高点的临界速度
当T1＝０时
，恰好通过最高点
此时
mg
T1
一.细绳模型
球受到向下的拉力
球不能到达最高点
只由重力提供向心力，拉力零
（1）V= 是小球是恰好通过最高点的临界条件。
最高点
总结：
新知学习(三)|竖直平面圆周运动的两种模型
[典例体验]
[例1·轻绳模型]　如图所示，长度为L＝0.4 m的轻绳，系一小球
在竖直平面内做圆周运动，小球的质量为m＝0.5 kg，小球半径不计，
g取10 m/s2，求：
(1)小球刚好通过最高点时的速度大小；
(2)小球通过最高点时的速度大小为4 m/s时，绳的拉力大小；
(3)若轻绳能承受的最大张力为45 N，小球速度大小的最大值。
大本P45
单轨道模型
mg
O
轨道
球受到向下支持力
球不能到达最高点
只由重力提供向心力，压力为零
（1）V= 是小球是恰好通过最高点的临界条件。
最高点
mg
O
轨道
“轻杆”模型
特点：杆既能对小球产生拉力，又能产生支持力。
同类问题：管形轨道模型
质点被一轻杆固定着在竖直面内做圆周运动
轻杆模型
此时球在最高点只受重力，不受杆的作用力
最高点
杆对球产生向下的拉力；
杆对球产生向上的弹力
（1）V=0是小球是否过最高点的临界条件。
T
mg
小球经过最低点的时候杆对小球的拉力为多少
v
[例2·轻杆模型]　长L＝0.5 m的轻杆一端连接着一个零件A，A的质
量m＝2 kg。现让A在竖直平面内绕O点做匀速圆周运动，如图所示。在A
通过最高点时，求下列两种情况下A对轻杆的作用力：(g取10 m/s2)
(1)A的速率为1 m/s。
(2)A的速率为4 m/s。
大本P46
光滑的环形轨道（轻杆模型）
V=0是小球是否过最高点的临界条件。
2．两种模型对比
竖直面内圆周运动的分析方法
1.明确模型（轻绳还是轻杆）
2.明确临界状态
3.分析最高点或最低点受力，列牛二求解
大本P46
BD　
D　
2023/3/18
3.如图所示,质量为m的小球固定在杆的一端,在竖直面内绕杆的另一端O做圆周运动。当小球运动到最高点时,瞬时速度为 ,L是球心到O点的距离,则球对杆的作用力是(　　)
A. 0.5mg的拉力
B. 0.5mg的压力
C. 零
D. 1.5mg的压力
B
例（多选）如图所示，竖直平面内有一固定的圆形轨道，质量为m的小球在其内侧做圆周运动。小球以速度 如图所示，竖直平面内有一固定的圆形轨道，质量为m的小球在其内侧做圆周运动。在某次圆周运动中，小球以速度v通过最高点时，恰好对轨道没有压力，经过轨道最低点时，速度大小为2V。已知重力加速度为g，下列说法正确的是（ ）
A. 圆形轨道半径为gv2
B. 小球在最高点的加速度大小为g
C. 小球在最低点受到轨道的支持力大小为4mg
D. 小球在最低点受到轨道的支持力大小为5mg
最高点
最低点：
BD

展开更多......

收起↑