生活中的圆周运动课件

5.7生活中的圆周运动希望高中孟岩教学目标1.能够分析生活中圆周运动问题的向心力的来源。2.了解航天器中的失重现象及其原因。3.知道离心运动的条件、应用和危害。[复习提问]1.物体做匀速圆周运动的条件？2.向心力的表达式？3.向心力的方向？1.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？一.铁路的弯道车轮介绍GFnFF弹2、火车在转弯时，若内外轨是相平的，铁轨如何对火车提供水平方向的向心力？外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力。不可取；轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损！3、外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力，这种方法在实际中可取吗？为什么？让重力和支持力的合力提供向心力，来减少外轨对轮缘的挤压。FNGoF4、为了减轻铁轨的受损程度，你能提出一些可行的方案吗？注意观察铁轨弯道的特点C:\Users\mengyan\Desktop\火车转弯1.MPG当外轨略高于内轨时火车转弯时所需的向心力是由G和FN的合力提供。火车受力分析hFL火车规定的行驶速度F=mgtanθ=mv2/RNG当v=v0时：当vv0时：当vv0时：轮缘不受侧向压力轮缘受到外轨向内的挤压力轮缘受到内轨向外的挤压力F弹F弹0tan=vgr讨论:由列车速度过快,造成翻车事故二.拱形桥［学生活动］结合“平衡状态”受力分析GFN1、汽车过拱桥质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径为r的拱桥，求汽车在桥顶时对路面的压力是多大?实例研究——汽车过桥（1）过拱形桥顶求汽车以速度v过半径为r的拱形桥时对拱桥的压力？GFNV分析：G和FN的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：G－FN=mv2/R当时汽车对桥的压力为零.（临界速度）由于a竖直向下，属于失重现象。FN=G－mv2/R你见过凹形桥吗?泸定桥（2）过凹形桥底求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力?分析:分析：G和FN的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：FN－G=mv2/RFN=G+mv2/RG可见汽车的速度越大对桥的压力越大。由于a竖直向上,属于超重现象。思考与讨论地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。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零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？……该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中．F向=mg-FN=mv2/RFN=mg-mv2/R当时，座舱对航天员的支持力FN=0，航天员处于失重状态。C:\Users\mengyan\Desktop\[拍客]我国首次太空授课举行王亚平喝水球润嗓.flvskmsm/9.7/100064008.9gRv三、航天器中的失重现象C:\Users\mengyan\Desktop\离心1.MPG制作“棉花”糖洗衣机脱水桶C:\Users\mengyan\Desktop\洗衣机脱水桶.MPG四、离心运动做圆周运动的物体，所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动就叫离心运动。返回当F合=Fn，做圆周运动当F合=0或F合Fn时，做离心运动当F合Fn，做向心(近心)运动离心运动的危害汽车转弯时速度过大,会因为离心运动造成交通事故。巩固练习：知识点一火车转弯问题1．在某转弯处，规定火车行驶的速率为v0，则下列说法中正确的是()A．当火车以速率v0行驶时，火车的重力与支持力的合力方向一定沿水平方向;B．当火车的速率vv0时，火车对外轨有向外的侧向压力;C．当火车的速率vv0时，火车对内轨有向内的挤压力;D．当火车的速率vv0时，火车对内轨有向内侧的压力.ABD知识点二汽车过桥问题2.汽车驶向一凸形桥，为了在通过桥顶时，减小汽车对桥的压力，司机应()A．以尽可能小的速度通过桥顶B．适当增大速度通过桥顶C．以任何速度匀速通过桥顶D．使通过桥顶的向心加速度尽可能小B知识点三圆周运动中的超重、失重现象3.在下面所介绍的各种情况中，哪种情况将出现超重现象()①小孩荡秋千经过最低点②汽车过凸形桥③汽车过凹形桥④在绕地球做匀速圆周运动的飞船中的仪器A．①②B．①③C．①④D．③④B知识点四离心运动4．下列关于离心现象的说法正确的是()A．当物体所受的离心力大于向心力时产生离心现象B．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后，物体将做背离圆心的圆周运动C．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后，物体将沿切线方向做匀速直线运动D．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后，物体将做曲线运动C最佳设计方案火车以半径R=900m转弯,火车质量为8×105kg,速度为30m/s,火车轨距l=1.4m,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h?(θ较小时tanθ=sinθ)FNmgFθhtanmgFsinlhRvmF2由力的关系得:由向心力公式得:由几何关系得:解：Rglvh2=0.14m课堂小结一火车转弯问题二拱形桥和凹形桥三航天器中的失重现象四离心运动布置作业1.课后习题；2.拓展：联系生活实际举例说明物体做圆周运动所需向心力的来源，并与大家交流。