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

5.7生活中的圆周运动 2 知识回顾物体做圆周运动时，受力有何共同点？物体要受到指向圆心的力来充当向心力方向：总是指向圆心大小：F=向心力的特点 分析做圆周运动的物体受力情况OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mg 提供物体做圆周运动的力物体做圆周运动所需的力物体作圆周运动的条件从“供”“需”两方面研究生活中做圆周运动的物体F=“供需”平衡物体做圆周运动本节课 请思考：列车的脱轨、翻车事故容易出现在什么地方？铁路的弯道处 生活中的圆周运动◆圆周运动(Circularmotion)铁路的弯道火车车轮的构造火车车轮有突出的轮缘1、火车转弯： FNFG(1)内外轨一样高时火车车轮受三个力：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? (2)外轨高于内轨时GFnNhLθθ此为火车转弯时的设计速度r思考:(1)如果v行驶>v设计,情况如何?(2)如果v行驶<v设计,情况如何?θ很小时,sinθ≈tanθ 当v=v0时：当v>v0时：当v<v0时：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 C 2：汽车过桥 GN圆心0F向心力G-N=N=G-注意：公式中V用汽车过桥顶时的瞬时速度失重以“凸形桥”为例分析：汽车通过桥最高点时，车对桥的压力?由牛顿第三定律： GN圆心0F向心力注意：公式中V用汽车过桥底时的瞬时速度N-G=N=G+超重分析汽车通过最低点时车对桥(过水路面)的压力以“凹形桥”为例由牛顿第三定律： FN=G汽车过桥问题小结凸形桥凹形桥平面桥 【针对训练】2.一辆质量为4t的汽车驶过一半径为50m的凸形桥面时，始终保持5m/s的速率，汽车所受的阻力为车与桥面压力的0.05倍，求通过桥的最高点时汽车的牵引力是多大？(g取10m/s2)1900N 3.航天器中的失重现象在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中的宇航员，只受地球引力，飞船座舱对他的支持力FN=0由得当座舱对他的支持力FN=0时,航天员处于完全失重状态 4离心运动F１=0FF２绳栓着小球在水平面做匀速圆周运动时，小球所需的向心力由形变的绳产生的弹力提供。若m、r、ω一定，向心力F向=mω2r。若突然松手，小球将怎样运动？若绳的拉力F小于它做圆周运动的所需的向心力，小球将怎样运动？ 4.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.物体作离心运动的条件：Fn<F需向思考问题？Fn=F需向做什么运动？Fn=0做什么运动？Fn＜F需向做什么运动？Fn＞F需向做什么运动？圆周近心切线离心 20离心抛掷离心脱水离心分离离心甩干●离心运动的应用 21用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内制作棉花糖的原理：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。 22OF静vOFv4.离心运动的防止2、防止：汽车转弯，高速砂轮限速等 4.离心运动的防止：1）在水平公路上行驶的汽车转弯时υF<mυr2F汽车在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大，所需向心力F大于最大静摩擦力Fmax，汽车将做离心运动而造成交通事故。因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度。2）高速转动的砂轮、飞轮等 向心、圆周、离心运动“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动供提供物体做圆周运动的力需物体做匀速圆周运动所需的力Fn=圆周运动Fn<离心运动Fn>向心运动小结 25二.拱形桥1.汽车过拱形桥时,对桥面的压力与重力比较2.圆周运动中的超重、失重情况．三.航天器中的失重现象重力提供自身做圆周运动向心力四.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．课堂小结火车转弯规定:v过大时:外侧轨道与轮之间有弹力v过小时:内侧轨道与轮之间有弹力一.铁路的弯道1.向心力的来源:A外轨高于内轨时,重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力B轮缘2转弯处的半径和火车运行速度的条件限制. 课堂练习航天飞机中的物体处于失重状态，是指这个物体：(A)不受地球的吸引力；(B)地球吸引力和向心力平衡；(C)受的向心力和离心力平衡；(D)对支持它的物体的压力为零。 杂技演员表演“水流星”节目，我们发现不管演员怎样抡，水都不会从杯里洒出，甚至杯子在竖直面内运动到最高点时，已经杯口朝下，水也不会从杯子里洒出。这是为什么？①当时，Ｎ＝０，水在杯中刚好不流出②当时，Ｎ>０③当时，Ｎ<０，此时水将会流出杯子。水流星”模型结论：物体分离的临界条件是：N=0 飞机转弯:GNFnO 对实际问题进行抽象提炼并建立模型水平轨道模型弯曲轨道模型火车模型