人教版（2003）高中物理必修二第五章曲线运动——5.7生活中的圆周运动 讲稿

5.7生活中的圆周运动 物体做匀速圆周运动时，受力有何共同点？ 物体做匀速圆周运动时，受力有何共同点？物体受到所有力的合力指向圆心——向心力 物体受到所有力的合力指向圆心——向心力向心力的特点物体做匀速圆周运动时，受力有何共同点？ 物体受到所有力的合力指向圆心——向心力向心力的特点方向：总是指向圆心物体做匀速圆周运动时，受力有何共同点？ 物体受到所有力的合力指向圆心——向心力向心力的特点方向：总是指向圆心大小：物体做匀速圆周运动时，受力有何共同点？ F合 提供物体做匀速圆周运动的力F合 提供物体做匀速圆周运动的力F合物体做匀速圆周运动所需的力 “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力物体做匀速圆周运动所需的力F合= 从“供”“需”两方面研究做圆周运动的物体“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力物体做匀速圆周运动所需的力F合= 学习目标定位进一步理解圆周运动的规律，在具体问题中会分析向心力的来源.会求非匀速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度．知道离心现象，会根据离心运动的条件判断物体的运动，了解离心运动的应用和防止.了解圆周运动在人类文明进程中的广泛应用，认识圆周运动对人类文明发展的重大影响． 学习探究区三、离心运动二一、火车转弯汽车过拱桥 过山车 摩天轮 旋转椅 赛车转弯 汽车过拱桥 火车转弯火车的车轮上有突出的轮缘 火车水平转弯时情况分析(内外轨道一样高)弊端分析火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损。FF向心力的来源FNG由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力F提供,F=Rmv2 解决办法θNmgF合θ=>F向=—v2rF合=mg·tanθm由上式可知,速度是由半径和倾角决定,火车轨道建成后,转弯的安全速度就确定下来了.轨对轮缘有侧压力如果实际速度太小,轨对轮缘有侧压力如果实际速度太大,外内 已知铁路拐弯处的圆弧半径为R，轨距为L，内外轨的高度差为h，为了使铁轨不受轮缘的挤压，火车运行的速度应该为多大？FGFN 一、火车转弯典例精析例1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，若质量为m的火车转弯时速度等于，则()A．内轨对内侧车轮轮缘有挤压B．外轨对外侧车轮轮缘有挤压C．这时铁轨对火车的支持力等于D．这时铁轨对火车的支持力大于返回假如火车只受重力和支持力N 其他应用海南汽车试验场斜面转弯试分析这样设计的好处，以及汽车转弯时向心力来源平面转弯试分析汽车转弯时向心力来源 汽车过桥拱形桥VGFNR失重 GFNR失重讨论：若初速过大时，会有怎样的现象产生？V此时，车子与桥面刚好没有弹力作用若V再增大时，车子便有可能不做贴着桥面运动，而要做出一个十分危险的动作----飞车！ 凹形桥VGFNR超重GFNR失重汽车在水平桥（路）面行驶呢？ 例2一辆质量m＝2t的轿车，驶过半径R＝90m的一段凸形桥面，g＝10m/s2，求：(1)轿车以10m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面的压力是多大？(2)在最高点对桥面的压力等于轿车重力的一半时，车的速度大小是多少？典例精析汽车过拱形桥问题圆周运动支持力？(1)轿车在最高点根据牛顿第三定律，轿车对桥面压力为1.78×104N(2)返回N 离心运动1、做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动？为什么？2、如果物体受到的合外力不足以提供向心力，它会怎样运动？为什么？ 做匀速圆周运动的物体，在一定条件下，做逐渐远离圆心的运动?原因：物体所需的向心力随着v的增大而增大，但提供向心力的合力为静摩擦力，f≤fmax 做匀速圆周运动的物体，在一定条件下，做逐渐远离圆心的运动?原因：物体所需的向心力随着v的增大而增大，但提供向心力的合力为静摩擦力，f≤fmax当fmax＜时，产生离心现象。 做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，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。这种运动叫做离心运动。物体作离心运动的条件：离心运动： 离心运动的应用：离心脱水离心分离 离心运动的危害：高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需的向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故。 例3如图所示，高速公路转弯处弯道圆半径R＝100m，汽车轮胎与路面间的动摩擦因数μ＝0.23.最大静摩擦力与滑动摩擦力相等，若路面是水平的，问汽车转弯时不发生径向滑动(离心现象)所许可的最大速率vm为多大？当超过vm时，将会出现什么现象？(g＝9.8m/s2)典例精析三、对离心运动的理解转弯时，静摩擦力提供向心力汽车将做离心运动返回Nfvm=15m/s 1．(交通工具的转弯问题)汽车在水平地面上转弯时，地面的摩擦力已达到最大，当汽车速率增为原来的2倍时，若要不发生险情，则汽车转弯的轨道半径必须()A．减为原来的B．减为原来的C．增为原来的2倍D．增为原来的4倍D速率增加前：速率增加后：123 1232．(对离心运动的理解)如图所示，光滑水平面上，质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动．若小球运动到P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法中正确的是()A．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动C．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做近心运动匀速圆周运动近心运动离心运动保持匀速直线惯性