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1、7 生活中的圆周运动1仔细观察视仔细观察视频，思考飞频，思考飞机在转弯时机在转弯时机身为什么机身为什么要发生倾斜要发生倾斜？2仔细观察下面两幅图片，研究工程师们设计的公仔细观察下面两幅图片，研究工程师们设计的公路弯道有什么特点？并思考为什么要这样设计？路弯道有什么特点？并思考为什么要这样设计？ 31.1.知道向心力是所有做圆周运动的物体所受的半知道向心力是所有做圆周运动的物体所受的半径方向的合力。径方向的合力。2.2.通过日常生活中的常见例子，学会分析具体问通过日常生活中的常见例子，学会分析具体问题中的向心力来源。题中的向心力来源。 3.3.能运用匀速圆周运动规律分析和处理生活中的具能运用匀速
2、圆周运动规律分析和处理生活中的具体实例。体实例。（重点）（重点）（难点）（难点）4一、铁路的弯道一、铁路的弯道问题问题1 1：火车车轮与铁轨的构造是怎样的？火车车轮与铁轨的构造是怎样的？ 轮缘轮缘5问题问题2 2：在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力作用在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力作用？这几个力的关系如何？这几个力的关系如何？ 6G G G GF F F FN N N N外轨对轮缘的弹力提供向心力外轨对轮缘的弹力提供向心力.F F F F问题问题3 3：如果火车在水平弯道上转弯，试分析其受如果火车在水平弯道上转弯，试分析其受力情况及向心力的来源。力情况及向心力的来源。 此种方式的缺此种方式
3、的缺点是什么？如点是什么？如何解决这一问何解决这一问题？题？7当外轨略高于内轨时当外轨略高于内轨时火车转弯时所需的向心力火车转弯时所需的向心力是由是由G G和和F FN N的合力提供的合力提供。请分析火车受力情况请分析火车受力情况并画出受力示意图并画出受力示意图hFL火车规定的行驶速度火车规定的行驶速度F=mgtan=F=mgtan=FNG G89若火若火车速度与速度与设计速度不同会怎速度不同会怎样? ?外侧外侧内侧内侧F过大大时：外外侧轨道与道与轮之之间有有弹力力过小小时：内内侧轨道与道与轮之之间有有弹力力需要需要轮缘提供提供额外的外的弹力力满足向足向心力的需求心力的需求FNFNFNmg10
4、【对点点训练1 1】火】火车以半径以半径R=900 mR=900 m转弯弯, ,火火车质量量为8108105 5 kg ,kg ,速度速度为3030 m/s,m/s,火火车轨距距l=1.4 m,=1.4 m,要使火要使火车通通过弯道弯道时仅受重力与受重力与轨道的支持力道的支持力, ,轨道道应该垫的高度的高度h h为多少多少?(?(较小小时tantan=sin=sin) )11FNmgFh由力的关系得由力的关系得: :由向心力公式得由向心力公式得: :由几何关系得由几何关系得: :解析：解析：=0.14m由于由于很小，所以很小，所以tantansinsin互动探究：若某条铁路需要提高火车互动探究
5、：若某条铁路需要提高火车行驶速度，铁路弯道部分应怎么改造？行驶速度，铁路弯道部分应怎么改造？12二、拱形桥二、拱形桥仔细观察汽车通仔细观察汽车通过拱桥时的受力过拱桥时的受力情况，你能发现情况，你能发现汽车受力的变化汽车受力的变化规律吗？规律吗？131.1.分析汽车的受力情况分析汽车的受力情况GFN2.2.找圆心找圆心圆心圆心O3.3.确定确定F F合合即即F Fn n的方向的方向Fn4.4.列方程列方程注意公式中注意公式中v v用汽车过桥顶时的瞬时速度用汽车过桥顶时的瞬时速度情形一：凸形桥情形一：凸形桥F Fn n141.1.分析汽车的受力情况分析汽车的受力情况GFN2.2.找圆心找圆心圆心圆
6、心03.3.确定确定F F合合即即F Fn n的方向的方向Fn4.4.列方程列方程注意公式中注意公式中v v用汽车过桥底时的瞬时速度用汽车过桥底时的瞬时速度情形二：凹形桥情形二：凹形桥+ +F Fn n15比较三种桥面受力的情况比较三种桥面受力的情况FN=G16汽车对桥面的压力汽车对桥面的压力超重、失重状超重、失重状态态最高点最高点最低点最低点失重失重超重超重规律总结规律总结17【对点训练对点训练2 2】一个质量为一个质量为m m的小球，用一长为的小球，用一长为R R的的轻质细绳的一端拴住，细绳的另一端固定，要使轻质细绳的一端拴住，细绳的另一端固定，要使小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，小球
7、通小球能在竖直平面内做完整的圆周运动，小球通过最高点时的速度满足什么条件？过最高点时的速度满足什么条件？解题关键：解题关键：1.1.细线只能提供拉力不能提供支持力细线只能提供拉力不能提供支持力；2.2.小球做圆周运动，沿半径方向的合力提供向心力小球做圆周运动，沿半径方向的合力提供向心力；3.3.在最高点，速度不同，细线的拉力会发生变化在最高点，速度不同，细线的拉力会发生变化。18解析：解析：小球到达最高的临界条件是：绳的拉力小球到达最高的临界条件是：绳的拉力最小（最小（F=0F=0），重力提供向心力，则：），重力提供向心力，则：能过最高点的条件：能过最高点的条件：19三、航天器中的失重现象三、
8、航天器中的失重现象 思考与讨论思考与讨论 地球可以看做一个巨大的拱形桥。若汽地球可以看做一个巨大的拱形桥。若汽车沿南北方向行驶，且不断加速。车沿南北方向行驶，且不断加速。请思考：会不会出现这样的情况：速度大到一定程度请思考：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时，地面对车的支持力是0 0？此时汽车处于什么状态？此时汽车处于什么状态？驾驶员与座椅间的压力是多少？驾驶员躯体各部分间驾驶员与座椅间的压力是多少？驾驶员躯体各部分间的压力是多少？驾驶员此时可能有什么感觉？的压力是多少？驾驶员此时可能有什么感觉？20当航天员在当航天员在太空中自身太空中自身的重力提供的重力提供做圆周
9、运动做圆周运动的向心力时，的向心力时，航天员处于航天员处于完全失重状完全失重状态态21四、离心运动四、离心运动221.1.定义：定义：当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足时，当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动。物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动。23离离心心抛抛掷掷离离心心脱脱水水离离心心分分离离离离心心甩甩干干2.2.离心运动的应用与防止离心运动的应用与防止, ,你知道哪些离心运动的应用？你知道哪些离心运动的应用？2425【对点训练对点训练3 3】细绳一端系一质量为细绳一端系一质量为M=0.6 kgM=0.6 kg的物体的物体A,A,静止在
10、水转台上静止在水转台上, ,另一端通过光滑小孔吊着质量另一端通过光滑小孔吊着质量m=m=0.3 kg0.3 kg的物体的物体B,MB,M的中心距圆孔的中心距圆孔0.2 m,0.2 m,已知已知M M与转台平与转台平面间的最大静摩擦力是面间的最大静摩擦力是2N,2N,现使此转台绕中心轴线转现使此转台绕中心轴线转动动, ,问问在什么范围内在什么范围内B B会处于静止状态会处于静止状态？A AB B解题关键：解题关键：1.A1.A做圆周运动的向心力由什么力提供？做圆周运动的向心力由什么力提供？2.B2.B静止时，静止时，A A做什么运动？做什么运动？3.A3.A所受摩擦力是哪种摩擦力？所受摩擦力是哪
11、种摩擦力？A A与与转台间发生滑动的临界条件是什么？转台间发生滑动的临界条件是什么？26解析：解析：当当A A即将向圆心滑动时即将向圆心滑动时 F F= =对于B B，F = mF = mg g 联得联得当当A A即将背离圆心滑动时即将背离圆心滑动时 F F= = 对于对于B B， F = m F = mg g 联得联得271.1.火车转弯火车转弯受力特点：由于外侧高于内侧，重力和支持受力特点：由于外侧高于内侧，重力和支持力的合力提供向心力力的合力提供向心力F=mgtan=F=mgtan= m m R Rv v2 2v= gRtanv= gRtan转弯限速取决于拐弯半径和斜面倾角转弯限速取决于
12、拐弯半径和斜面倾角282.2.汽车过拱桥汽车过拱桥重力重力G G与支持力与支持力F FN N为汽车提供过拱桥的向心力为汽车提供过拱桥的向心力则：则：若是凹形圆桥面若是凹形圆桥面若是凸形圆桥面若是凸形圆桥面则：则：291.1.（多选）（多选）一辆汽车匀速通过半径为一辆汽车匀速通过半径为R R的凸形路面的凸形路面, ,关于关于汽车的受力情况汽车的受力情况, ,下列说法正确的是下列说法正确的是( ) ( ) A.A.汽车对路面的压力大小不变汽车对路面的压力大小不变, ,总是等于汽车的重力总是等于汽车的重力B.B.汽车对路面的压力大小不断发生变化汽车对路面的压力大小不断发生变化, ,总是小于汽车总是小
13、于汽车所受重力所受重力C.C.汽车的牵引力不发生变化汽车的牵引力不发生变化 D.D.汽车的牵引力逐渐变小汽车的牵引力逐渐变小BCBC302.2.（多选）（多选）宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完全失重状态，下列说法正确的是（站中处于完全失重状态，下列说法正确的是（ ）A.A.宇航员仍受重力的作用宇航员仍受重力的作用B.B.宇航员受力平衡宇航员受力平衡C.C.宇航员受的重力等于所需的向心力宇航员受的重力等于所需的向心力D.D.宇航员不受重力的作用宇航员不受重力的作用ACAC313. 3. 如图所示，杂技演员在表演如图所示，杂技演员在表演“水流星水流
14、星”， 用长为用长为1.6m1.6m轻绳轻绳的一端，系一个总质量为的一端，系一个总质量为0.5kg0.5kg的盛水容器，盛水容器以绳的另的盛水容器，盛水容器以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，若一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，若“水流星水流星”通过最高通过最高点的速度为点的速度为4m/s4m/s，g g取取10m/s10m/s2 2，则下列说法正确的是（，则下列说法正确的是（ ）A.“A.“水流星水流星”通过最高点时，有水从容器中流出通过最高点时，有水从容器中流出B.“B.“水流星水流星”通过最高点时，绳的张力及容器的通过最高点时，绳的张力及容器的底部受到的压力均为零底部受到的压力
15、均为零C.“C.“水流星水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用不受力的作用D.“D.“水流星水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为通过最高点时，绳子的拉力大小为5N5NMNvORB B 324.4.如图所示，光滑圆盘中心有一个小孔，用细绳穿过如图所示，光滑圆盘中心有一个小孔，用细绳穿过小孔，两端各系一小球小孔，两端各系一小球A A、B B，A A、B B等质量，盘上的小等质量，盘上的小球球A A做半径为做半径为r=20 cmr=20 cm的匀速圆周运动，要保持的匀速圆周运动，要保持B B球静球静止，止，A A球的角速度多大？球的角速度多大？A AB B33=？FmgF解析：解析：对于对于A A，根据牛顿第二定律，根据牛顿第二定律 F= mF= m2 2r r对于对于B B，F = mF = mg g 联立解得联立解得 = =(rad/s)r=0.2mr=0.2mA AB B34不能把希望叫做白日做梦，也不能把白日做梦叫做希望。 35
