【人教版】高中物理必修二：《生活中的圆周运动》ppt课件

生活中的圆周运动火车车轮的结构特点：一、铁路的弯道火车转弯（内外轨道等高）向左转NG向左转NGF（1）火车转弯处内外轨无高度差外轨对轮缘的弹力F就是使火车转弯的向心力根据牛顿第二定律F=m可知RV2火车质量很大外轨对轮缘的弹力很大外轨和外轮之间的磨损大，铁轨容易受到损坏（2）转弯处外轨高于内轨根据牛顿第二定律F=mgtanα=mRV2V=RgtanαV＞RgtanαV＜Rgtanα外轨对外轮缘有弹力内轨对内轮缘有弹力αNGFαzxxk学.科.网2、当外轨略高于内轨时：火车受力：竖直向下的重力GG垂直轨道面的支持力NNF火车的向心力：由G和N的合力提供当时，车轮对内外轨都无压力。规定vv在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了()A．减轻火车轮子挤压外轨B．减轻火车轮子挤压内轨C．使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需向心力D．限制火车向外脱轨ACD思考:在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低是什么原因？如图所示，汽车在倾斜的弯道上拐弯，弯道的倾角为θ，半径为r，则汽车完全不靠摩擦力转弯的速率是?（（图）设内外轨间的距离为L，内外轨的高度差为h，火车转弯的半径为R，则火车转弯的规定速度为v0?F合=mgtanα≈mgsinα=mgh/L由牛顿第二定律得：F合=man所以mgh/L=m即火车转弯的规定速度v0=Rv20LRghVROGFN二、拱型桥F向=GFN=mRV2FN=GmRV2（1）汽车对桥的压力FN´=FN（２）汽车的速度越大汽车对桥的压力越小由上式和牛顿第三定律可知根据牛顿第二定律汽车开始做平抛运动．gR（３）当汽车的速度增大到V=时,压力为零。zxxkVRO例2、质量为m的汽车以速度V通过半径为R的凹型桥。它经桥的最低点时对桥的压力为多大？比汽车的重量大还是小？速度越大压力越大还是越小？解：F向=F1G=mRV2F1=m+ＧRV2由上式和牛顿第三定律可知（1）汽车对桥的压力F1´=F1（２）汽车的速度越大汽车对桥的压力越大根据牛顿第二定律GF1思考：汽车不在拱形桥的最高点或最低点时，它的运动能用上面的方法求解吗？mgcosθ－FN=maN所以FN=mgcosθ－maN桥面支持力与夹角θ、车速v都有关。（变式练习：一辆汽车匀速率通过半径为R的圆弧拱形路面，关于汽车的受力情况，下列说法正确的是（）A．汽车对路面的压力大小不变，总是等于汽车的重力B．汽车对路面的压力大小不断发生变化，总是小于汽车所受重力C．汽车的牵引力不发生变化D．汽车的牵引力逐渐变小BD三航天器中的失重现象.请大家阅读课本58面---思考与讨论说出你的想法做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，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。这种运动叫做离心运动。一、离心运动1、离心运动：2、物体作离心运动的条件：20mrFF合合或时，物体作离心运动；rvmF2合时，物体靠近圆心运动。rvmF2合vR时，物体作圆周运动；rvmF2合二、离心运动应用1、离心干燥器的金属网笼利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉的装置解释：oFmrω2Fν当网笼转得比较慢时，水滴跟物体的附着力F足以提供所需的向心力F使水滴做圆周运动。当网笼转得比较快时，附着力F不足以提供所需的向心力F，于是水滴做离心运动，穿过网孔，飞到网笼外面。2、洗衣机的脱水筒3、用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内当离心机转得比较慢时，缩口的阻力F足以提供所需的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运动。当离心机转得相当快时，阻力F不足以提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。4、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。要使原来作圆周运动的物体作离心运动，该怎么办？？问题一：A、提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力。B、减小合外力或使其消失三、离心运动的防止：1、在水平公路上行驶的汽车转弯时υFmυr2F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？问题二：要防止离心现象发生，该怎么办？A、减小物体运动的速度，使物体作圆周运动时所需的向心力减小B、增大合外力，使其达到物体作圆周运动时所需的向心力C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个向心力，维持其作圆周运动A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周半径方向离开圆心B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周切线方向离开圆心D、作离心运动的物体，是因为受到离心力作用的缘故1、下列说法正确的是()巩固练习：B２、为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”的现象，可以：()a、增大汽车转弯时的速度b、减小汽车转弯时的速度c、增大汽车与路面间的摩擦d、减小汽车与路面间的摩擦A、a、bB、a、cC、b、dD、b、c3、下列说法中错误的有：（）A、提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干B、转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心C、为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过允许的最大转速D、离心水泵利用了离心运动的原理DB过山车(1）凸形桥半径为R，汽车在顶端的最大速度是多少？(2）长为R的轻绳一端系一小球在竖直平面内做圆周运动，它在最高点的最小速度是多少？（3）如果上题改成长为R的轻杆一端系一小球在竖直平面内做圆周运动，它在最高点的最小速度是多少？当球在最高点速度为时，求杆对球的作用力，当小球在最高点速度时，求杆对球的作用力。Rg21Rg5.02【巩固应用】例、绳系着装水的桶，在竖直平面内做圆周运动，水的质量m=0.5kg，绳长=40cm.求：（1）桶在最高点水不流出的最小速率？（2）水在最高点速率=3m/s时水对桶底的压力？(g取10m/s2)AB例、质量为1kg的小球沿半径为20cm的圆环在竖直平面内做圆周运动，如图所示，求（1）小球在圆环的最高点A不掉下来的最小速度是多少？此时小球的向心加速度是多少？（2）若小球仍用以上的速度经过圆环的最高点A，当它运动到圆环的最低点B时，对圆环的压力是多少？此时小球的向心加速度是多少？【巩固应用】例、长为0.6m的轻杆OA(不计质量),A端插个质量为2.0kg的物体,在竖直平面内绕O点做圆周运动,当球达到最高点的速度分别为3m/s,m/s,2m/s时,求杆对球的作用力各为多少?6OA【巩固应用】例、如图所示，质量为m的小球，用长为L的细绳，悬于光滑斜面上的0点，小球在这个倾角为θ的光滑斜面上做圆周运动，若小球在最高点和最低点的速率分别是vl和v2，则绳在这两个位置时的张力大小分别是多大?【巩固应用】