5.7生活中的圆周运动(新人教版必修2)实用

5.7生活中的圆周运动知识回顾•物体做圆周运动时，受力有何共同点–物体要受到指向圆心的向心力•向心力的特点–方向：总是指向圆心–大小：rvmFn2分析做圆周运动的物体受力情况OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mgFrvm2“供需”平衡物体做匀速圆周运动提供物体做匀速圆周运动的力物体做匀速圆周运动所需的力向心力公式的理解=从“供”“需”两方面研究做圆周运动的物体赛道的设计思考火车在水平轨道（内外轨道一样高）上转弯时，所需的向心力由谁提供？外轨内轨FNGoFF合=mgtanθ=mv2/R火车转弯规定临界速度tanRgv1、当火车行驶速率时，F=F向，内外轨道对轮缘都没有压力tanvRg3、当火车行驶速率时，FF向，道对轮缘有侧压力tanvRg2、当火车行驶速率时，FF向，道对轮缘有侧压力tanvRg汽车在水平路面转弯做圆周运动时，也需要向心力，问这个向心力由什么力提供的？容易造成什么事故？如何改进？拓展：汽车转弯例题1：一辆汽车m=2.0×103kg在水平公路上行驶，经过半径r=50m的弯路时，如果车速度v=72km/h，这辆汽车会不会发生侧滑？（已知轮胎与路面间的最大静摩擦力fm=1.4×104N）1、拱（凸）形桥2、凹形桥3、平面桥2NvFmgmR当汽车速度多大时,N=0,此时汽车会如何运动?()0NvgRF临界速度mgN随V的增大，FN如何变化？当时，汽车离开拱形桥做平抛运动vgR你见过凹形的桥吗？纪念园里的铁索桥22NNvFFmgmRvFmgmR合mgN比较三种桥面受力的情况2NvFGmr2NvFGmrFN=GGGGNNN例2：质量为4000kg的汽车,通过半径为40m的凸形桥顶端时,对桥顶的压力正好为零,则汽车的速度大小为多少。(ｇ取10m/s2)例3：如图所示,汽车质量为1.5×104kg,以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面,桥面圆弧半径都为15ｍ,如果桥面承受的最大压力不得超过2.0×105N.1.汽车允许的最大速率是多少?2.汽车以此速率驶过桥面的最小压力是多少?（ｇ＝10m/s2）三.航天器中的失重现象1.航天员随太空船一起做什么运动？2.宇航员处于什么状态？为什么？请大家阅读课本28面---思考与讨论说出你的想法G－FＮ=mv2/RFＮ=mg－mv2/R当v=gRFN=0航天员处于完全失重状态把地球看做一个巨大的拱形桥，是什么力提供给汽车做圆周运动运动的向心力？汽车内的人和车的运动情况一样，故也是失重状态。飞起的汽车犹如绕地球运转的太空船，这就是航天器中的失重现象是根本。5.7生活中的圆周运动四、离心运动做圆周运动物体一旦失去向心力作用，它会怎样运动？如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动？1、定义：当向心力突然消失或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。离心运动的条件：当向心力消失或指向圆心的合力不足以提供向心力Fmω2rF=02、请举例说明生活中，有哪些现象是由于离心运动而造成了危害？1、请举例说明生活中，有哪些现象应用了离心运动？离心脱水离心甩干●离心运动的应用用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内制作棉花糖的原理：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。砂轮转速不能过快，防止砂轮做离心运动而瓦解。“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动供提供物体做圆周运动的力需物体做匀速圆周运动所需的力F=rvm2匀速圆周运动Frvm2离心运动Frvm2向心运动向心、圆周、离心运动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()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、cD3、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B思考：司机开着汽车在一宽阔的马路上匀速行驶，突然发现前方有一堵墙，他是刹车好还是转弯好呢？（设转弯时汽车作匀速圆周运动，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等）分析：设汽车原来的速度为v，汽车与地面的摩擦因数为μ，汽车的质量为m，刹车时：μmg=ma，则a=μg，向前滑行的距离为：s=v2/2a=v2/2μg，转弯时：μmg=mv2/R，得：R=v2/μg因s〈R，故刹车比转弯好5.汽车与路面的动摩擦因数为m，公路某转弯处半径为R（设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），问：（1）若路面水平，汽车转弯不发生侧滑，汽车速度不能超过多少？（2）若将公路转弯处路面设计成外侧高、内侧低，使路面与水平面有一倾角a，汽车以多大速度转弯使，可以使车与路面间无摩擦力？vgrtanvgr5.7生活中的圆周运动BACDA(1)v(),0NRgF当临界速度时2(2)v,0,NNRgFvFmmgR当时vgR（3）当时，物体离开圆轨道做曲线运动例、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低点B，它对圆环的压力是多少？此时小球的向心加速度是多少？ABATmgTmgLvmTmg2最高点：过最高点的最小速度是多大?gLv0mgLvmTvv20时，当线运动时，物体离开圆面做曲当0vvO例、用细绳栓着质量为m的物体,在竖直平面内做圆周运动,则下列说法正确的是:A.小球过最高点时,绳子的张力可以为零B.小球过最高点时的最小速度为零C.小球刚好过最高点是的速度是D.小球过最高点时,绳子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反gRTmgO例、如图所示,一质量为m的小球用长为L的细绳悬于O点,使之在竖直平面内做圆周运动,小球通过最低点时速率为v,则小球在最低点时细绳的张力大小为多少?O过最高点的最小速度是多大?V=0Ｌ例、用一轻杆栓着质量为m的物体,在竖直平面内做圆周运动,则下列说法正确的是:A.小球过最高点时,杆子的张力可以为零B.小球过最高点时的最小速度为零C.小球刚好过最高点是的速度是D.小球过最高点时,杆子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反gRR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?6OA1、杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水的小桶，在竖直平面内做圆周运动，若水的质量m＝0.5kg，绳长l＝60cm，（g取10m/s2）求：（1）最高点水不流出的最小速率；（2）水在最高点速率v＝3m/s时，水对桶底的压力。m／s；2.5N6