§5-7生活中的圆周运动

1、5-7生活中的圆周运动1请根据你的生活经验思考汽车在经过弯道时都会？如果不这样将可能发生？你有什么更好的解决方案吗？你留意过公路急转弯处的路面情况吗？你骑自行车急转弯时身体可能会做怎样的调节？摩托车比赛转弯时，你留意过赛手身体的姿势吗？23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+mg4F合“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F合物体做匀速圆周运动所需的力Fn向心力公式的实际应用=从“供” “需”两方面研究做圆周运动的物体51.火车转弯： 火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于0，那么当火车转弯时，我们说它做圆周运动，那么是什么力

2、提供火车的向心力呢？车辆转弯6铁路的弯道火车车轮的构造火车车轮有突出的轮缘7FNFG铁路的弯道(1)内外轨道一样高时转弯火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力.外轨对轮缘的弹力F提供向心力F=F向由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的,且由于火车质量很大,故轮缘和外轨间的相互作用力很大,易损坏铁轨.怎么办?o8火车转弯外轨略高于内轨9重力G 和支持力N 的合力提供提供向心力FN(2)、外轨略高于内轨：10FNGOF合火车转弯所需的向心力的方向是在水平方向上还是在与斜面平行的方向上？11FNGOF合1、火车的速度为多大时轨道对轮缘无挤压？F合mg tan12GFNFGFNF轮缘受到外轨向

3、内的弹力。轮缘受到内轨向外的弹力。 火车转弯时的速度太大行吗？火车以怎样的速度转弯最好呢？13例：火车以半径R= 900 m转弯，火车质量为8105kg ，内外轨道的高度差为0.14m，火车轨距L=1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，火车应该以多大的速度转弯？（较小时，tan=sin，g取10m/s2）hL=30m/s14汽车转弯在水平路面上转弯转弯时所需的向心力与转弯时的速率及半径有关，如果转弯时的速率过大，静摩擦力将不能满足转弯需要，汽车将侧滑。OmgFNFf受力分析15 车受重力mg及路面的弹力FN作用 这两个力的合力F水平并指向圆周弯道的圆心，充当向心力，由图可知:F

4、mgtan 依据牛顿第二定律有 mgtan汽车转弯什么方案更好？16为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“侧滑”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、让路面向内侧略倾斜 汽车转弯及时练17飞机转弯GNFn你知道飞机转弯是什么样子的吗？机翼的倾斜程度与转弯速度有什么关系？18二、竖直平面内的圆周运动19 例、汽车质量为m，通过桥最高点速度为v，桥半径 为r，求汽车在桥顶时对路面的压力是多大？1、拱型桥二、竖直平面内的圆周运动20当1.求汽车以速度v过半径为r 的拱桥时对拱桥的压力？【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛

5、顿第二定律得：可见汽车的速度越大对桥的压力越小。NG时汽车对桥的压力为零。（临界速度）由于竖直向下，属失重现象。当大于临界时，汽车做什么运动？平抛运动汽车过桥问题21泸定桥222.求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？NG【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：可见汽车的速度越大对桥的压力越大。由于竖直向上，属超重现象。23比较三种桥面受力的情况N=GGGGNNN24思考与讨论 地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径R（R=6400km），若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力会变成零？25mgFN根据牛顿第二定律：26绳球模型 如

6、图所示，小球在竖直平面内做圆周运动过最高点情况，软绳（或轨道）对小球只能产生拉力（或压力）的作用，小球在最高点时二、竖直平面内的圆周运动27F=rvm2提供物体做圆周运动的向心力物体做圆周运动所需要的向心力当 “供”“需”平衡时，物体做圆周运动28 1.一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,由于轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是( ) A. a处 B. b处 C. c处 D. d处拱形桥和凹形桥abcdD 2.一辆质量为4t的汽车驶过半径为50m的凸形桥面时,始终保持5m/s的速率.汽车所受的阻力为车对桥面压力的0.05倍.通过桥的最高点时汽车牵引力是多少N.(g=10m/s2)2

7、9 一根绳子系者一个盛水的杯子，演员抡起绳子，杯子就在竖直面内做圆周运动，到最高点时，杯口朝下，但杯中的水不会流下来，为什么呢？ 当杯子以速度v转过最高点时，杯中水的向心力的方向向下.GFN30 长L=0.5m，质量可忽略的杆，其下端铰接于O点上端连接着一个小球A，A的质量为m=2kg，它绕O点做圆周运动，如图，在A通过最高点时，求下列两种情况下，杆受A的力：1、A的速率为1m/s， 2、A的速率为4m/s。3、如果杆换成轻绳，求A能通过最高点的条件。31 如图，有一个半径为R的圆弧形轨道，滑块A、B分别从轨道上面和下面沿轨道滑动，如果要求它们在最高点处不离开轨道，对它们在最高点的速率有什么限

8、制？32 在竖直平面内放置的内径为r的环形光滑管，环的半径为R（Rr），有一质量为m的球可在管内运动。当小球恰能沿圆周运动到最高点时其速度是多大？若在最高点的速度分别为v1、v2，则管对球的作用力如何？ mR33 如图，内壁光滑的导管弯成圆周轨道竖直放置，其质量为2m，小球质量为m，在管内滚动，当小球运动到最高点时，导管刚好要离开地面，此时小球速度多大?（轨道半径为R）34一根长为L的轻质硬杆，两端各固定一质量为m的小球。现以杆的中点为轴心，使两小球在竖直平面内匀速转动，其周期T2L/g。在如图所示竖直位置时，杆对两球的作用力。答案:A球:mg/2 B球:3mg/235三：航天器中的失重现象

9、航天员在航天器中绕地球做匀速圆周运动时，航天员只受地球引力，引力为他提供了绕地球做匀速圆周运动所需的向心力F=mv2/R,所以处于失重状态。36 航天器绕地球做匀速圆周运动，假设它的线速度的大小为v ，轨道半径近似等于地球半径R ，航天员受到的地球引力近似等于他在地面测得的体重mg 。正是由于地球引力的存在，才使航天器连同其中的人和物体绕地球做圆周运动。v2rFN mgmv gr当 时，座舱对航天员的支持力FN0 ，航天员处于完全失重。v2rmgFNm 有人把航天器失重的原因说成是它离地球太远，从而摆脱了地球引力，这种说法对吗？求：座舱对航天员的支持力为多少？37做圆周运动的物体，由于本身的惯

10、性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向.当F= 0时，物体沿切线方向飞出38四、离心运动1.离心运动：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。2.物体作离心运动的条件：F合 F向心力思考问题？F合 = F向心力 做什么运动？F合 = 0 做什么运动？F合 F向心力 做什么运动？F合 F向心力 做什么运动？圆周近心切线远离39离心运动做圆周运动的物体，在所受合外力消失或不足以提供所需的向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动3.说明：物体做离心运动的根本原因是“惯性”造成的404.离心运动的应用1）、离心干燥器2）、

11、洗衣机脱水桶413）、用离心机把体温计的水银柱甩回下面的液泡内4.离心运动的应用4）、制作“棉花”糖425.、离心运动的防止：1）、在水平公路上行驶的汽车转弯时F mr2F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。43赛道的设计445.、离心运动的防止2)、高速转动的砂轮、飞轮等45做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向.小结 当F=m2r时，物体做匀速圆周运动当F= 0时，物体沿切线方向飞出

12、当Fm2r时，物体逐渐远离圆心当Fm2r时，物体逐渐靠近圆心常见的离心干燥器等都是利用离心运动。46向心、圆周、离心运动“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=匀速圆周运动F向心运动471、要使原来做匀速圆周运动的物体做离心运动，可以怎么办？A、提高转速，使所需的向心力大于能提供 的向心力B、减小或消失合外力思考并讨论48（三）离心现象（离心现象49 1.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.限制火车向外脱轨铁路的弯道ACD50 2.若火车按铁路规定速率转弯时,内、外轨对车轮皆无侧向压力,则下列说法中正确的是（ ）A.当火车以小于规定速率转弯时,仅内轨对车轮有侧压力 B.当火车以大