《安徽省郎溪中学人教物理必修二第五章第7节生活中的圆周运动导学课件42》由会员分享，可在线阅读，更多相关《安徽省郎溪中学人教物理必修二第五章第7节生活中的圆周运动导学课件42（42页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第五章 曲线运动,第七节 生活中的圆周运动,学习目标 1会分析具体圆周运动问题中向心力的来源，能 解决 生 活中的圆周运动问题 2了解航天器中的失重现象及原因 3了解离心运动及物体做离心运动的条件，知道离心运动的应用及危害,一、铁路的弯道 1运动特点 火车转弯时做_运动，因而具有向心加速度，由于质量巨大，所以需要很大的_力 2向心力来源 (1)若转弯处内外轨一样高，则由_对轮缘的弹力提供向心力 (2)若转弯处外轨略高于内轨，列车按规定速度行 驶，向心力几乎完全由_和_的合力提供,圆周,向心,外轨,重力,支持力,二、拱形桥 1向心力来源 汽车过拱形桥时做圆周运动，所需 向 心力由_和桥面的_的合
2、力提供,重力,支持力,GFN,FNG,判一判1.(1)汽车在水平路面上匀速行驶时，对地面的压力等于车重，加速行驶时大于车重() (2)汽车在拱形桥上行驶，速度小时对桥面的压力大于车重,速度大时压力小于车重() (3)汽车通过凹形桥底部时,对桥面的压力一定大于车重.() 提示：(1)(2)(3),完全失重,3任何关闭了发动机，又不受阻力的飞行器的内部,都是一个_的环境,完全失重,特别提醒：把航天器失重的原因说 成是它离 地球太远，从而摆脱了地球引力，是完全错误的 判一判2.(1)“天宫一号”中的宇航员处于完全失重状态() (2)“天宫一号”中的宇航员不受重力作用() (3)“天宫一号”中的宇航员
3、所受合力为零() 提示：(1)(2)(3),四、离心运动 1定义：在向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力时，物体沿_飞出或做_的运动 2应用:洗衣机脱水桶,纺织厂和炼钢厂也常采用离心技术,切线,逐渐远离圆心,火车转弯问题,1火车车轮的特点 火车的车轮有凸出的轮缘，火车在铁轨上运行时，车轮与铁轨有水平与竖直两个接触面，这种结构特点，主要是避免火车运行时脱轨，如图所示,3明确圆周平面 虽然外轨高于内轨，但整个外轨和整个内轨 都是 等高的因而火车在行驶的过程中重心的轨迹在 同一水 平面内故火车的向心加速度和向心力均是沿水平面而指向圆心的 4速度与轨道压力的关系 (1)当vv0时，所需向心力仅
4、由重 力和弹 力的合力提供，此时内外轨道对轮缘无挤压作用 (2)当vv0时，外轨道对轮缘有侧压力 (3)当vv0时，内轨道对轮缘有侧压力,特别提醒：(1)汽车、摩托车赛道拐弯处和高速公 路转弯处设计成外高内低，也是为了减小车轮受 到地面施加的 侧向力的作用 (2)火车拐弯时做匀速圆周运动，合力沿水 平方向，而不是沿轨道斜面方向,C,思路点拨求解该题应把握以下两点： (1)火车转弯的向心力由重力和支持力的合力提供 (2)vv0外侧轮缘受挤压,规律总结 (1)火车以规定速度通过弯道时，是由重力与支持力的合力提供向心力，其合力沿水平方向指向圆心； (2)车辆在水平路面上转弯时，摩擦力提供向心力,1(
5、2013高考新课标全国卷)公路急转弯处通常是交通事故多发地带如图，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为vc 时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势则在该弯道处() A路面外侧高内侧低 B车速只要低于vc，车辆便会向内侧滑动 C车速虽然高于vc，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动 D当路面结冰时，与未结冰时相比，vc 的值变小,AC,解析： 汽车以速率vc转弯，需要指向内侧的向 心力，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，说明此 处公路 内侧较低外侧较高,选项A正确车速只要低于vc，车 辆便 有向 内侧滑动的趋势，但不一定向内侧滑动，选项B错误车 速 虽 然高于vc，由于车轮
6、与地面有摩擦力，但只要不超 出 某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动，选项C正 确根 据 题述，汽车以速率vc转弯，需要指向内侧的向心力，汽 车恰 好没有向公路内外两侧滑动的趋势，没有受到摩擦力，所 以当 路面结冰时，与未结冰时相比，转弯时vc的值不变，选项D错误,凹凸桥问题的求解,1运动学特点:汽车过拱形桥时的运动可看做圆周运动 2运动学分析 (1)向心力来源：汽车过拱形桥的最高点或最低点时，汽车在竖直方向上受到重力和桥的支持力FN，它们的合力提供汽车做圆周运动的向心力,(2)汽车过拱形桥压力的分析与讨论 汽车过桥可分为过凸形桥和凹形桥两个问题若 汽 车 质量为m，桥面圆弧半径为R,汽车在最高
7、点或 最低点速率为v,则汽车位于桥面最高点或最低点时对桥 面 的压 力大小情况可通过下表讨论,v增大，F压增大,如图所示，质量m2.0104 kg的汽车以不变 的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面 的圆弧 半径均为60 m如果桥面承受的压力不得超过3.0105 N，则： (1)汽车允许的最大速率是多少？ (2)若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是 多 少？(g取10 m/s2) 思路点拨首先判断汽车在何位置对路面 的 压力 最大、最小，然后利用向心力公式求解,2(2014济宁高一检测)如图所示，一 辆质量为500 kg的汽车静止在一座半径 为40 m的圆弧形拱桥顶部(g10 m/s2)
8、，求： (1)此时汽车对圆弧形拱桥的压力是多大？ (2)如果汽车以10 m/s的速度经过圆弧形拱桥的顶部，则汽车对圆弧形拱桥的压力是多大？ (3)汽车以多大速度通过拱桥的顶部时，汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零？,答案：(1)5 000 N(2)3 750 N(3)20 m/s,1离心运动的实质 离心运动实质是物体惯性的表现做圆周 运动的 物体，总有沿着圆周切线飞出去的趋向，之所以 没有 飞出去，是因为受到向心力作用的缘故从某种意 义上 说，向心力的作用是不断地把物体从圆周运动的 切线方 向拉到圆周上来一旦作为向心力的合外力突然消失或 不足以提供 向心力，物体就会发生离心运动,对离心运动的理解,
9、特别提醒：(1)离 心 运 动并 不 是 受 到离 心力的作 用产生的运动 (2)离心运动并不是沿半径方向向外远离圆心的运动,(2014绵阳高一检测)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,BC,思路探究(1)拉力 变 大后，F_F向；拉力变 小后，F_F向 (2)F消失后小球受力特点为_ 解
10、析若拉力突然变大，则小球将 做近 心运动，不会 沿轨迹Pb做离心运动，A项错误若拉力 突然 变小，则小 球将做离心运动，但由于力与速度有一定的 夹角，故小球 将做曲线运动，B项正确，D项错误若拉力突然消失，则小球将沿着P点处的切线运动，C项正确,3(2014宿迁高一检测)质量为1.4103 kg的汽车在水 平公路上行驶,轮胎与地面间的动摩擦因数为0.7(最大 静摩 擦 力等于滑动摩擦力)，某一弯路的半径为28 m，g10 m/s2.试求： (1)为保证行车安全，汽车在该弯路上行驶的最大速度vm； (2)若汽车以36 km/h刚驶上弯路时受到的摩擦力大小Ff.,答案：见解析,思维建模竖直平面内圆
11、周运动的两类模型 竖直面内圆周运动问题常分析 两种 模型轻绳模型和轻杆模型，分析比较如下：,均是没有 支撑的小球,均是有支撑 的小球,由小球能运动 即可，得v临0,范例(2014成都高一检测)如图所示,长 为L0.5 m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 2 kg的小球，取g10 m/s2. (1)如果小球的速度为3 m/s，在 最 低点 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4 N，杆旋 转的角速度为多大？,答案(1)56 N(2)4 rad/s,建模感悟(1)绳模型和杆模型中小球 做圆 周运 动，在最高点、最低点时由小球竖 直 方 向 所 受的 合力充当向心力. (2)绳模型和杆模型在最低点的受力特点是一致的,在最高点杆模型可以提供竖直向上的支持力，而绳模型不能.,(3)竖直平面内圆周运动的分析方法： 明确运动的模型，是轻绳模型还是轻杆模型. 明确物体的临界状态，即在最高点时若物体具有最小速度时的受力特点. 分析物体在最高点及最低点的受力情况，根据牛顿第二定律列式求解.,
