《湖南省长沙市高中物理 第五章 曲线运动 5.7 生活中的圆周运动课件 新人教版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《湖南省长沙市高中物理 第五章 曲线运动 5.7 生活中的圆周运动课件 新人教版必修2（67页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、向心力公式的理解向心力公式的理解【知识回顾知识回顾】向心力公式的理解向心力公式的理解 提供物提供物体做匀速圆体做匀速圆周运动的力周运动的力【知识回顾知识回顾】向心力公式的理解向心力公式的理解 提供物提供物体做匀速圆体做匀速圆周运动的力周运动的力 物体做物体做匀速圆周运匀速圆周运动所需的力动所需的力【知识回顾知识回顾】向心力公式的理解向心力公式的理解 提供物提供物体做匀速圆体做匀速圆周运动的力周运动的力“供需供需”平衡平衡 物体做匀速圆周运动物体做匀速圆周运动 物体做物体做匀速圆周运匀速圆周运动所需的力动所需的力【知识回顾知识回顾】向心力公式的理解向心力公式的理解 提供物提供物体做匀速圆体做匀速
2、圆周运动的力周运动的力从从“供供”“”“需需”两方面两方面研究做圆周运动的物体研究做圆周运动的物体“供需供需”平衡平衡 物体做匀速圆周运动物体做匀速圆周运动 物体做物体做匀速圆周运匀速圆周运动所需的力动所需的力【知识回顾知识回顾】1. 火车转弯时有向心加速度，是什么力火车转弯时有向心加速度，是什么力使它产生向心加速度？使它产生向心加速度？2. 铁轨和车轮的结构如何？铁轨和车轮的结构如何？3. 为什么要这样的结构？为什么要这样的结构？一一. 铁路的弯道铁路的弯道车轮介绍车轮介绍1. 火车转弯时有向心加速度，是什么力火车转弯时有向心加速度，是什么力使它产生向心加速度？使它产生向心加速度？2. 铁轨
3、和车轮的结构如何？铁轨和车轮的结构如何？3. 为什么要这样的结构？为什么要这样的结构？一一. 铁路的弯道铁路的弯道4. 设火车每节车厢质量为设火车每节车厢质量为50吨，弯道半吨，弯道半径径200m，火车速度，火车速度360km/h，估算火车转弯，估算火车转弯所需的向心力有多大？会有什么样的后果？所需的向心力有多大？会有什么样的后果？如何解决这个问题？如何解决这个问题？一一. 铁路的弯道铁路的弯道2.5106N1. 火车转弯时有向心加速度，是什么力火车转弯时有向心加速度，是什么力使它产生向心加速度？使它产生向心加速度？2. 铁轨和车轮的结构如何？铁轨和车轮的结构如何？3. 为什么要这样的结构？为
4、什么要这样的结构？4. 设火车每节车厢质量为设火车每节车厢质量为50吨，弯道半吨，弯道半径径200m，火车速度，火车速度360km/h，估算火车转弯，估算火车转弯所需的向心力有多大？会有什么样的后果？所需的向心力有多大？会有什么样的后果？如何解决这个问题？如何解决这个问题？铁路弯道，外轨略高于内轨：铁路弯道，外轨略高于内轨：外轨略高于内轨外轨略高于内轨 h外轨略高于内轨外轨略高于内轨 h外轨略高于内轨外轨略高于内轨火车受力火车受力 h外轨略高于内轨外轨略高于内轨火车受力火车受力竖直向下的重力竖直向下的重力G垂直轨道面的支持力垂直轨道面的支持力N h外轨略高于内轨外轨略高于内轨火车受力火车受力竖
5、直向下的重力竖直向下的重力G垂直轨道面的支持力垂直轨道面的支持力N hGN外轨略高于内轨外轨略高于内轨火车受力火车受力竖直向下的重力竖直向下的重力G垂直轨道面的支持力垂直轨道面的支持力N火车的向心力来源火车的向心力来源 hGN外轨略高于内轨外轨略高于内轨火车受力火车受力竖直向下的重力竖直向下的重力G垂直轨道面的支持力垂直轨道面的支持力N火车的向心力来源火车的向心力来源由由G和和N的合力提供的合力提供 hGN外轨略高于内轨外轨略高于内轨竖直向下的重力竖直向下的重力G垂直轨道面的支持力垂直轨道面的支持力N由由G和和N的合力提供的合力提供 hGNF火车受力火车受力火车的向心力来源火车的向心力来源外轨
6、略高于内轨外轨略高于内轨火车受力火车受力竖直向下的重力竖直向下的重力G垂直轨道面的支持力垂直轨道面的支持力N火车的向心力来源火车的向心力来源由由G和和N的合力提供的合力提供 hGNF 【例题例题】如图示知如图示知h，L，转弯半径，转弯半径R，车轮，车轮对内外轨都无压力，质量为对内外轨都无压力，质量为m的火车运行的速的火车运行的速率应该多大？率应该多大？F hLN 【例题例题】如图示知如图示知h，L，转弯半径，转弯半径R，车轮，车轮对内外轨都无压力，质量为对内外轨都无压力，质量为m的火车运行的速的火车运行的速率应该多大？率应该多大？F hLN 【例题例题】如图示知如图示知h，L，转弯半径，转弯半
7、径R，车轮，车轮对内外轨都无压力，质量为对内外轨都无压力，质量为m的火车运行的速的火车运行的速率应该多大？率应该多大？F hLN 【例题例题】如图示知如图示知h，L，转弯半径，转弯半径R，车轮，车轮对内外轨都无压力，质量为对内外轨都无压力，质量为m的火车运行的速的火车运行的速率应该多大？率应该多大？F hLN 【例题例题】如图示知如图示知h，L，转弯半径，转弯半径R，车轮，车轮对内外轨都无压力，质量为对内外轨都无压力，质量为m的火车运行的速的火车运行的速率应该多大？率应该多大？火车拐弯应以规定速度行驶火车拐弯应以规定速度行驶F hLN火车行驶速率火车行驶速率vv规定规定当火车行驶速率当火车行驶
8、速率vv规定规定时，时，火车行驶速率火车行驶速率vv规定规定当火车行驶速率当火车行驶速率vv规定规定时，时，火车行驶速率火车行驶速率vv规定规定当火车行驶速率当火车行驶速率vv规定规定时，时，NG火车行驶速率火车行驶速率vv规定规定NG当火车行驶速率当火车行驶速率vv规定规定时，时，外轨对轮缘有侧压力外轨对轮缘有侧压力；火车行驶速率火车行驶速率vv规定规定NGN 当火车行驶速率当火车行驶速率vv规定规定时，时，外轨对轮缘有侧压力外轨对轮缘有侧压力；火车行驶速率火车行驶速率vv规定规定火车行驶速率火车行驶速率vv规定规定时，时，外轨对轮缘有侧压力外轨对轮缘有侧压力；当火车行驶速率当火车行驶速率v
9、v规定规定火车行驶速率火车行驶速率vv规定规定时，时，外轨对轮缘有侧压力外轨对轮缘有侧压力；当火车行驶速率当火车行驶速率vv规定规定火车行驶速率火车行驶速率vv规定规定时，时，外轨对轮缘有侧压力外轨对轮缘有侧压力；当火车行驶速率当火车行驶速率vv规定规定火车行驶速率火车行驶速率vv规定规定时，时，外轨对轮缘有侧压力外轨对轮缘有侧压力；当火车行驶速率当火车行驶速率vv规定规定时，时，内轨对轮缘有侧压力内轨对轮缘有侧压力。赛道的设计赛道的设计11. 设拱型桥面圆弧半径为设拱型桥面圆弧半径为R，质量为，质量为m的汽车的汽车 以速度以速度v通过桥面，试求汽车在桥面圆弧最通过桥面，试求汽车在桥面圆弧最
10、高点时对桥面的压力高点时对桥面的压力2. 请你说说这种桥的优点请你说说这种桥的优点3. 对于凹型桥，汽车在最低点时对桥面的压对于凹型桥，汽车在最低点时对桥面的压 力比汽车和重量是大些还是小些？力比汽车和重量是大些还是小些？4. 汽车不是在最高或最低点位置，如何求汽汽车不是在最高或最低点位置，如何求汽 车对桥面的压力？车对桥面的压力？二二. 拱型桥和凹型桥拱型桥和凹型桥试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生？度不断增大时，会有什么现象发生？试讨论下面情况中，汽车
11、行驶的速度越试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生？度不断增大时，会有什么现象发生？RO试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生？度不断增大时，会有什么现象发生？NGRO试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生？度不断增大时，会有
12、什么现象发生？NGRO试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生？度不断增大时，会有什么现象发生？【结论结论】NGRO试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生？度不断增大时，会有什么现象发生？【结论结论】NGRO当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽车的速度有多大，当汽车的速度大于这个车的速度有多大，当汽车
13、的速度大于这个速度是，会发生什么现象？速度是，会发生什么现象？ NGRO当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽车的速度有多大，当汽车的速度大于这个车的速度有多大，当汽车的速度大于这个速度是，会发生什么现象？速度是，会发生什么现象？ NGRO【结论结论】当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽当汽车对桥的压力刚好减为零时，汽车的速度有多大，当汽车的速度大于这个车的速度有多大，当汽车的速度大于这个速度是，会发生什么现象？速度是，会发生什么现象？ NGRO【结论结论】例例1 如图所示，在质量为如图所示，在质量为M的电动机的电动机上，装有质量为上，装有质量为m的偏心轮，飞轮转动的角的
14、偏心轮，飞轮转动的角速度为速度为，当飞轮重心在转轴正上方时，电，当飞轮重心在转轴正上方时，电动机对地面的压力刚好为零，则飞轮重心离动机对地面的压力刚好为零，则飞轮重心离转轴的距离多大？在转动转轴的距离多大？在转动过程中，电动机对地面的过程中，电动机对地面的最大压力多大？最大压力多大？mOr例例2 长度为长度为L=0.50m的轻质细杆的轻质细杆OA，A端有一质量为端有一质量为m=3.0kg的小球，如图所示。小的小球，如图所示。小球以球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率是过最高点时小球的速率是2.0m/s，g取取10m/s2，则此时细杆则此
15、时细杆OA受到受到( )A. 6.0N的拉力的拉力B. 6.0N的压力的压力C. 24N的拉力的拉力D. 24N的压力的压力ALOm三三. 航天器中的超重和失重航天器中的超重和失重三三. 航天器中的超重和失重航天器中的超重和失重1. 设航天器绕地球做匀速圆周运动，飞行设航天器绕地球做匀速圆周运动，飞行 的轨道半径近似为地球半径的轨道半径近似为地球半径R，航天员，航天员 受到的引力近似等于他在地面测得的体受到的引力近似等于他在地面测得的体 重重mg，航天器的飞行速度为，航天器的飞行速度为v，试求飞，试求飞 船座舱对他的支持力船座舱对他的支持力2. 当飞行速度当飞行速度v为多大时，支持力为零？为多
16、大时，支持力为零？三三. 航天器中的超重和失重航天器中的超重和失重1. 设航天器绕地球做匀速圆周运动，飞行设航天器绕地球做匀速圆周运动，飞行 的轨道半径近似为地球半径的轨道半径近似为地球半径R，航天员，航天员 受到的引力近似等于他在地面测得的体受到的引力近似等于他在地面测得的体 重重mg，航天器的飞行速度为，航天器的飞行速度为v，试求飞，试求飞 船座舱对他的支持力船座舱对他的支持力【小结小结】研究圆周运动的思路研究圆周运动的思路从从“供供”“”“需需”两方面来进行研究：两方面来进行研究：“供供”分析物体受力，求沿半径方分析物体受力，求沿半径方向的合外力；向的合外力；“需需”确定物体轨道，定圆心
17、、找确定物体轨道，定圆心、找半径、用公式，求出所需向心力；半径、用公式，求出所需向心力；“供供”“”“需需”平衡则做圆周运动。平衡则做圆周运动。分析圆周运动问题的步骤分析圆周运动问题的步骤1. 确定研究对象；确定研究对象；2. 确定圆心、圆平面、圆半径等；确定圆心、圆平面、圆半径等；3. 分析受力；分析受力；4. 建立坐标；建立坐标；5. 应用牛顿定律列方程并求解。应用牛顿定律列方程并求解。1. 正在做匀速圆周的质点，若向心力正在做匀速圆周的质点，若向心力突然消失，质点如何运动？突然消失，质点如何运动？四四. 离心运动离心运动1. 正在做匀速圆周的质点，若向心力正在做匀速圆周的质点，若向心力突
18、然消失，质点如何运动？突然消失，质点如何运动？2. 若要做匀速圆周运动，提供的向心若要做匀速圆周运动，提供的向心力应满足什么条件？力应满足什么条件？ 四四. 离心运动离心运动1. 正在做匀速圆周的质点，若向心力正在做匀速圆周的质点，若向心力突然消失，质点如何运动？突然消失，质点如何运动？2. 若要做匀速圆周运动，提供的向心若要做匀速圆周运动，提供的向心力应满足什么条件？力应满足什么条件？3. 若若“提供的提供的”大于大于“需要的需要的”，质，质点又如何运动？点又如何运动？ 提供物体提供物体做圆周运动沿做圆周运动沿半径方向的合半径方向的合力（来源）力（来源） 物体做物体做匀速圆周运匀速圆周运动所
19、需的力动所需的力“供供”“”“需需”是否平衡决定物体做何种运动是否平衡决定物体做何种运动圆周运动圆周运动离心运动离心运动向心运动向心运动“供供”“”“需需”是否平衡决定物体做何种运动是否平衡决定物体做何种运动圆周运动圆周运动离心运动离心运动向心运动向心运动 提供物体提供物体做圆周运动沿做圆周运动沿半径方向的合半径方向的合力（来源）力（来源） 物体做物体做匀速圆周运匀速圆周运动所需的力动所需的力 提供物体提供物体做圆周运动沿做圆周运动沿半径方向的合半径方向的合力（来源）力（来源） 物体做物体做匀速圆周运匀速圆周运动所需的力动所需的力“供供”“”“需需”是否平衡决定物体做何种运动是否平衡决定物体做
20、何种运动圆周运动圆周运动离心运动离心运动向心运动向心运动 提供物体提供物体做圆周运动沿做圆周运动沿半径方向的合半径方向的合力（来源）力（来源） 物体做物体做匀速圆周运匀速圆周运动所需的力动所需的力“供供”“”“需需”是否平衡决定物体做何种运动是否平衡决定物体做何种运动圆周运动圆周运动离心运动离心运动向心运动向心运动 1. 离心运动离心运动做匀速圆周运动的物体，在向心力做匀速圆周运动的物体，在向心力突然消失或合外力不足以提供做圆周运突然消失或合外力不足以提供做圆周运动的向心力时，做逐渐远离圆心的运动，动的向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫离心运动。这种运动叫离心运动。播放视频播放视频 离
21、心运动离心运动2. 离心运动的应用：离心运动的应用：离心干燥器离心干燥器离心沉淀器离心沉淀器3. 离心运动的防止：离心运动的防止：汽车在公路转弯处的限速汽车在公路转弯处的限速转动的砂轮、飞轮限速转动的砂轮、飞轮限速3. 离心运动的防止：离心运动的防止：汽车在公路转弯处的限速汽车在公路转弯处的限速转动的砂轮、飞轮限速转动的砂轮、飞轮限速【思考思考】如果物体实际提供的合力大于如果物体实际提供的合力大于所需的向心力，物体将做何运动？所需的向心力，物体将做何运动？1.飞机做特技表演时，常做俯冲拉起运飞机做特技表演时，常做俯冲拉起运动，如图所示，此运动在最低点附近可看做动，如图所示，此运动在最低点附近可
22、看做是半径为是半径为500m的圆周运动。若飞行员的质量的圆周运动。若飞行员的质量为为65kg，飞机经过最低点时的速度为，飞机经过最低点时的速度为360km/h，则这时飞行员对坐椅的压力为多大则这时飞行员对坐椅的压力为多大?(g=10m/s2)2.原长为原长为L的轻弹簧一端的轻弹簧一端固定一小铁块，另一端连接在固定一小铁块，另一端连接在竖直轴竖直轴OO上，小铁块放在水上，小铁块放在水平圆盘上。若圆盘静止，把弹平圆盘上。若圆盘静止，把弹簧拉长后将小铁块放在圆盘上，簧拉长后将小铁块放在圆盘上，使小铁块能保持静止的弹簧的最大长度为使小铁块能保持静止的弹簧的最大长度为5L/4，再将弹簧长度拉长到再将弹簧长度拉长到6L/5后，把小铁块放在圆盘后，把小铁块放在圆盘上，在这种情况下，圆盘绕其中心轴上，在这种情况下，圆盘绕其中心轴OO以一定以一定角速度匀速转动，如图所示，已知小铁块的质量角速度匀速转动，如图所示，已知小铁块的质量为为m，为使小铁块不在圆盘上滑动，圆盘转动的，为使小铁块不在圆盘上滑动，圆盘转动的角速度角速度最大不得超过多少最大不得超过多少?OO
