《高中物理 5.7《生活中的圆周运动》（一）课件 新人教版必修2.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 5.7《生活中的圆周运动》（一）课件 新人教版必修2.ppt（24页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 第五章：曲线运动 第 7 节：生活中的圆周运动(一)1.能定性分析火车轨道拐弯处外轨比内轨高的原因。能定性分析火车轨道拐弯处外轨比内轨高的原因。2.能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题。问题。3.知道航天器中失重现象的本质。知道航天器中失重现象的本质。4.知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用和知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用和防止。防止。5.会用牛顿第二定律分析圆周运动。会用牛顿第二定律分析圆周运动。6.进一步领会力与物体的惯性对物体运动状态变化所起的进一步领会力与物体的惯性对物体运动状态变化所起的作用。
2、作用。 现实生活中物体做圆周运动的例子有很多，比如：火车现实生活中物体做圆周运动的例子有很多，比如：火车拐弯、汽车过拱形桥和凹形桥、航天器的失重、汽车的离心拐弯、汽车过拱形桥和凹形桥、航天器的失重、汽车的离心运动等，我们将分析上述现象中向心力的来源、出现失重和运动等，我们将分析上述现象中向心力的来源、出现失重和离心运动现象的原因等。离心运动现象的原因等。 本课时主要分析火车拐弯与汽车过拱桥时的受力情况，本课时主要分析火车拐弯与汽车过拱桥时的受力情况，首先由几幅图片引导学生对火车车轮结构的观察，并提出问首先由几幅图片引导学生对火车车轮结构的观察，并提出问题，进而引出对拐弯时的火车的受力分析，找到
3、火车拐弯时题，进而引出对拐弯时的火车的受力分析，找到火车拐弯时哪些力提供向心力，从而得到火车拐弯时火车应该要控制的哪些力提供向心力，从而得到火车拐弯时火车应该要控制的速度；分析汽车过拱形桥和凹形桥，可以得到桥对汽车的支速度；分析汽车过拱形桥和凹形桥，可以得到桥对汽车的支持力和汽车重力的合力提供向心力，从而得到汽车过桥时力、持力和汽车重力的合力提供向心力，从而得到汽车过桥时力、速度、加速度之间的关系。速度、加速度之间的关系。绿皮车的记忆绿皮车的记忆 火车在水平轨道上转弯时，所火车在水平轨道上转弯时，所需的向心力由谁提供？需的向心力由谁提供？问题问题1：火车车轮与铁轨的构造是怎样的？火车车轮与铁轨
4、的构造是怎样的？ 轮缘轮缘一、铁路的弯道一、铁路的弯道问题问题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？ 问题问题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。 GFNF外轨对轮外轨对轮缘的弹力缘的弹力这个弹力很大，这个弹力很大，会对轨道和轮缘会对轨道和轮缘造成损坏。如何造成损坏。如何解决这个问题？解决这个问题？FN火车转弯所需的向火车转弯所需的向心力的方向是在水心力的方向是在水平方向上还是在与平方向上还是在与斜面平行的方向上斜面平行的方向上
5、？GOF合合当外轨略高于内轨时当外轨略高于内轨时OGFNF合合火车转弯时所需的火车转弯时所需的向心力向心力 Fn = mv2/R若火车的速度大若火车的速度大于或小于这个值于或小于这个值时，轨道对轮缘时，轨道对轮缘有挤压吗？有挤压吗？F合合mgtan 若轨道对轮缘无挤若轨道对轮缘无挤压，此时火车的速压，此时火车的速度为多大？度为多大？GFN轮缘受到外轨向内的弹力轮缘受到外轨向内的弹力GFNFF轮缘受到内轨向外的弹力轮缘受到内轨向外的弹力1. 当当 时：时：2. 当当 时：时：例例1. 火车以半径火车以半径 R = 900 m 转弯，火车质量为转弯，火车质量为 8105 kg ，速度为，速度为 3
6、0 m/s，火车轨距，火车轨距 d =1.4 m，要使火车通过，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度 h 为多少？为多少？( 较小时较小时 tan = sin )FNmgFh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: :由于由于 很小，所以很小，所以 tan sin md二、拱形桥二、拱形桥拱形桥拱形桥凹形桥凹形桥水平桥水平桥问题问题1：汽车静止在桥上与通过平桥时，受力怎样？汽车静止在桥上与通过平桥时，受力怎样？F压压FNmg问题问题2：汽车过拱形桥时，在最高点时，车对凸桥的压力
7、汽车过拱形桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？又怎样？mgFNv2RmgFNmv2RFN mgmv2RF压压FN mgm汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重失重FN mgv2Rmgm 当当 FN = = 0 时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态。其中的物体处于完全失重状态。FN0 时，时，汽车的速度汽车的速度为多大？为多大？v2RFN mgm问题问题3：汽车过拱形桥时，运动速度变大，车对凸桥的压汽车过拱形桥时，运动速度变大，车对凸桥的压力如何变化？力如何变化？mgFN问题问题4：汽车过凹形
8、桥时，在最低点时，车对凸桥的压力汽车过凹形桥时，在最低点时，车对凸桥的压力又怎样？又怎样？FNmgv2RFN mg + + mv2RF压压FN mg + + mv2RFNmgm汽车对桥的压力大于其所汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于受重力，即处于超重超重 若汽车通过凹桥的若汽车通过凹桥的速度增大，会出现速度增大，会出现什么情况？什么情况？FN mgF压压FN mg失重失重超重超重F压压FN mgF压压FN mg比比较较三三种种桥桥面面受受力力的的情情况况例例2. 一辆质量一辆质量 m =2 t 的轿车，驶过半径的轿车，驶过半径 R = 50 m 的一段凸的一段凸形桥面，形桥面，g 取取 10
9、 m/s2，求，求:(1) 轿车以轿车以 10 m/s 的速度通过桥面最高点时，对桥面的压力的速度通过桥面最高点时，对桥面的压力是多大是多大?(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度大小是多少?16000 N 汽车有无可能做这样汽车有无可能做这样的运动？若可能应满足怎样的运动？若可能应满足怎样的条件？的条件？mgFN例例3. 如图所示，杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水如图所示，杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，若水的质量的水桶，在竖直平面内做圆周运动，若水的质量 m 0.
10、5 kg，绳长，绳长 l = 80 cm， g 取取 10 m/s2，求：，求：(1) 2 m/s(2) 15 N(1) 最高点水不流出的最小速率；最高点水不流出的最小速率；(2) 水在最高点速率水在最高点速率 v 4 m/s 时，水对桶底的压力。时，水对桶底的压力。1.如图所示，杂技演员在表演如图所示，杂技演员在表演“水流星水流星”， 在长为在长为 1.6 m 轻绳的一端，系一个总质量为轻绳的一端，系一个总质量为 0.5 kg 的盛水容器，以绳的的盛水容器，以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，若另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，若“水流星水流星”通过最高点的速度为通过最高点的速度
11、为 4 m/s，g 取取 10 m/s2，则下列说法正确，则下列说法正确的是的是 ( ) 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. “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均为零 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. “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 5 NMNvORB一、铁路的弯道一、铁路的弯道轮缘受到外轨向内的弹力轮缘受到外轨向内的弹力1. 当当 时：时：轮缘受到内轨向外的弹力轮缘受到内轨向外的弹力2. 当当 时：时：二、拱形桥二、拱形桥1. 拱形桥拱形桥3. 凹形桥凹形桥2. 水平桥水平桥
