6.4生活中的圆周运动课件-2021-2022学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册(共27张PPT)

1、第五章 第七节生活中的圆周运动火车的结构一、铁路的弯道当火车在平直的轨道上匀速行驶时，火车所受的合外力等于零。火车匀速转弯时，火车做曲线运动，此时所受的合外力不等于零，合外力要提供向心力，方向指向圆心。火车的运动一、铁路的弯道例1：一火车头质量为8105kg，欲以30m/s的速度通过一半径为R=300m的水平弯道。试计算火车与铁轨间的作用力大小。 解：得F=2.4106N=2400000N 若内外轨道一样高（水平弯道）向心力由外侧轨道对车轮轮缘的弹力提供FGFN相互作用力很大，铁轨容易损坏、变形，发生危险一、铁路的弯道能否设计一个方案，让火车既能安全通过弯道，又能减少轨道与轮缘的挤压？在实际火

2、车与轨道设计中，通常采用垫高外轨的方法为火车提供较多的向心力。而利用轮缘挤压只是提供小部分向心力。外内一、铁路的弯道例2：如图，已知轨道水平间距为L，高度差为h，转弯半径为R，若车轮对内外轨都无压力，质量为m的火车运行的速率应该多大? 解：得 若外轨略高于内轨（倾斜轨道）向心力由重力G和支持力N的合力提供若要合力恰好提供向心力，火车转弯时的速度是限定的。NFhLG一、铁路的弯道GFNOGFNO 当 时，F内轨对轮缘产生向外的弹力F若火车转弯的速度v大于或小于v0，会如何？ 当 时，FF外轨对轮缘产生向内的弹力二、离心运动做圆周运动的物体，在所受合力突然消失或者不足以提供圆周运动所需向心力的情况

3、下，就做逐渐远离圆心的运动，这种现象叫离心现象。本质：是物体惯性的表现条件：做圆周运动的物体合外力消失或不足以提供所需的向心力 二、离心运动（3）做离心运动的物体不存在“离心力”作用，而是物体惯性的体现。二、离心运动理解：（1）做离心运动的质点是做半径越来越大或沿切线方向飞出的运动。（2）做圆周运动的质点，当F合消失时，它就沿过该点切线方向飞去，而不是沿半径方向。制作棉花糖离心干燥器洗衣机的脱水筒二、离心运动实例：（1）汽车、火车拐弯时的限速（2）高速旋转的飞轮、砂轮的限速二、离心运动防止：C例题F压FNmg水平桥拱形桥凹形桥二、汽车过桥【例】汽车质量m，通过凸桥最高点速度为v，桥半径为r，求

4、汽车在桥顶时对路面的压力多大？解：取竖直向下为正方向由牛顿第三定律得：由牛顿第二定律得：失重aGFN二、汽车过桥 若汽车在凸形桥的最高点时速度很大，会发生什么现象？v2RmgmmgFN当FN = 0 时，出现飞车现象，汽车做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态。v gR二、汽车过桥汽车质量m，通过凹桥最低点速度为v，桥半径为r，求汽车在最低点时对桥面的压力多大？解：取竖直向上为正方向由牛顿第三定律得：由牛顿第二定律得：超重 若汽车在凹形桥的最低点时速度很大，会发生什么现象？ 压力过大。可能毁坏路面或者使轮胎爆裂。GFNa二、汽车过桥1.乘坐乐园过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内沿圆周

5、轨道运动，正确的是（ ）A、人在最高点和最低点时的向心加速度相等B、车在最高点时人处于倒坐状态， 全靠保险带拉住，若没有保险带，人一定会掉下去C、人在最低点时对座位的压力大于mgD、人在最高点时，对轨道的压力最大C例题2.当汽车通过拱桥顶点的速度为10m/s时，车对桥顶的压力为重力的3/4，要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时不受摩擦力作用，则汽车通过桥顶的速度应为（ ）A.15m/s B.20m/s C.25m/s D.30m/sB例题3.如图所示,汽车在一段丘陵地以恒定速率行驶时，所受支持力最大的地点是？三、航天器中的失重现象在“水流星”的表演中，杯子在竖直面内做圆周运动，到最高点时，杯口朝下

6、，但杯中的水却不会流下来，为什么呢？解：以杯中的水为研究对象此时水刚好不流出 所以只要保证杯子在圆周运动最高点的线速度 ，水即可不流下来。水流星表演4.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L=40cm.求（1）桶在最高点水不流出的最小速率？（2）水在最高点速率为3m/s时水对桶底的压力？(g取10m/s2)2m/s, 6.25N例题5.用轻杆栓一小球在竖直平面内做圆周运动，m=2kg，L=1m，g=10m/s2小球在最高点时：1、若v1=1m/s , 小球对杆的作用力？2、若v2= m/s , 小球对杆的作用力？3、若v3=5m/s , 小球对杆的作用力？18N, 0, 30N例题6.小球在半径为R的光滑半球内做水平面内的匀速圆周运动，试分析图中的（小球与半球球心连线跟竖直方向的夹角）与线速度v、周期T的关系。例题7.如图所示，小球在竖直放置的光滑圆形管道内做圆周运动，内侧壁半径为R，小球半径r,则下列说法正确的是( )A、小球通过最高点时的最小速度B、小球通过最高点时的最小速度vmin=0C、小球在水平线ab以下的管道中运动时，内侧管壁对小球 一定无作用力D、小球在水平线ab以上的管道中运动时，外侧管壁对小球 一定有作用力OR管道ab例题BC8. 如图所示，在倾角为=30的光滑斜面上，有