-生活中的圆周运动课件

生活中的圆周运动

生活中的圆周运动生活中的圆周运动12021/2/21生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动1207生活中的圆周运动22021/2/217生活中的圆周运动22021/2/21外轨外轮内轮内轨一、铁路的弯道32021/2/21外轨外轮内轮内轨一、铁路的弯道32021/2/21一、铁路的弯道FF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。1、内外轨道一样高时外轨对轮缘的弹力F提供向心力。外轨内轨思考:怎样才能使轮缘跟铁轨不相互挤压，又能产生使火车转弯所需的向心力呢?外轨内轨42021/2/21一、铁路的弯道FF由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由FN一、铁路的弯道F合G2、外轨高于内轨时重力G和支持力FN的合力F合提供一部分向心力。如果外轨超出内轨的高度适当，可以使重力G与支持力FN的合力F合刚好等于火车转弯所需要的向心力。这时，与轮缘不相互挤压。52021/2/21FN一、铁路的弯道F合G2、外轨高于内轨时重力G和支持力FN例1、铁路转弯处的圆弧半径是200m，规定火车通过这里的速度是72km/h，轨道面与水平面之间的夹角应该为多大才能使轨道不受轮缘的挤压？解：火车在转弯时所需的向心力由火车所受的重力和轨道对火车支持力的合力提供，如图所示：GFNαF合α62021/2/21例1、铁路转弯处的圆弧半径是200m，规定火车通过这里的速度例1、铁路转弯处的圆弧半径是200m，规定火车通过这里的速度是72km/h，轨道面与水平面之间的夹角应该为多大才能使轨道不受轮缘的挤压？保持内外轨的这个高度差，如果车的速度大于或小于72km/h，会分别发生什么现象？说明理由。解：如果车的速度大于72km/h火车在转弯时所需的向心力大于重力和支持力的合力，火车将挤压外轨，外轨的弹力、重力和支持力的合力提供向心力。GFNαF外72021/2/21例1、铁路转弯处的圆弧半径是200m，规定火车通过这里的速度例1、铁路转弯处的圆弧半径是200m，规定火车通过这里的速度是72km/h，轨道面与水平面之间的夹角应该为多大才能使轨道不受轮缘的挤压？保持内外轨的这个高度差，如果车的速度大于或小于72km/h，会分别发生什么现象？说明理由。解：如果车的速度小于72km/h火车在转弯时所需的向心力小于重力和支持力的合力，火车将挤压内轨，内轨的弹力、重力和支持力的合力提供向心力。GFNαF内82021/2/21例1、铁路转弯处的圆弧半径是200m，规定火车通过这里的速度例2、一辆汽车m=2.0×103kg在水平公路上行驶，经过半径r=50m的弯道时，如果车速度v=72km/h，这辆汽车会不会发生事故？已知轮胎与路面间的最大静摩擦力fm=0.9×104N。解：这辆汽车经过弯路时所需向心力据题意，最大静摩擦力只为0.9×104N，所以汽车会发生事故。f92021/2/21例2、一辆汽车m=2.0×103kg在水平公路上行驶，经过半例2、一辆汽车m=2.0×103kg在水平公路上行驶，经过半径r=50m的弯道时，已知轮胎与路面间的最大静摩擦力fm=0.9×104N，求这辆汽车安全通过弯道的最大速度？解：这辆汽车经过弯路时路面所能提供的最大向心力102021/2/21例2、一辆汽车m=2.0×103kg在水平公路上行驶，经过半二、拱形桥112021/2/21二、拱形桥112021/2/21二、拱形桥汽车过拱形桥时的运动也可看做圆周运动。质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进，若桥面的圆弧半径为R时，汽车通过桥的最高点时对桥的压力？GFN当汽车的速度不断增大时，会发生什么现象？注意：汽车过拱型桥的速度不宜过大,否则FN将消失,汽车将飞离桥面。122021/2/21二、拱形桥汽车过拱形桥时的运动也可看做圆周运动。质量为m的汽你见过凹形的桥吗？泸定桥132021/2/21你见过凹形的桥吗？泸定桥132021/2/21二、拱形桥汽车过拱形桥时的运动也可看做圆周运动。质量为m的汽车在凹形桥上以速度v前进，若桥面的圆弧半径为R时，汽车通过桥的最低点时对桥的压力？GFN比较汽车以相同的速度大小通过拱形桥的最高点和凹形桥的最低点时对桥的压力？注意：汽车过凹形桥的速度不宜过大,否则FN’过大,汽车可能压坏凹型桥或者爆胎。142021/2/21二、拱形桥汽车过拱形桥时的运动也可看做圆周运动。质量为m的汽拱型桥：凹型桥：

无论过拱型桥还是凹型桥，都应当减速行驶。152021/2/21拱型桥：凹型桥：无论过拱型桥还是凹型桥，mgFN根据牛顿第二定律：P28思考与讨论162021/2/21mgFN根据牛顿第二定律：P28思考与讨论162021/2/三、航天器中的失重现象GFN航天员处于失重状态航天员处于完全失重状态当时0=NF172021/2/21三、航天器中的失重现象GFN航天员处于失重状态航天员处于完全

问题1：物体做圆周运动，向心力的作用是什么？

问题2：如果向心力突然消失，会出现什么现象？

问题3：如果向心力突然变小，会出现什么现象？如果突然变大呢？182021/2/21问题1：物体做圆周运动，向心力的作用是什么？F=0F<mr2F=mr2FF192021/2/21F=0F<mr2F=mr2FF192021/2/21F=0F<mr2F=mr2FF202021/2/21F=0F<mr2F=mr2FF202021/2/21供提供物体做圆周运动的力需物体做圆周运动所需的力匀速圆周运动离心运动向心运动向心、圆周、离心运动“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动212021/2/21供提供物体做圆周运动的力需物体做圆周运动所需的力匀速圆周运动四、离心现象

做匀速圆周运动

的物体,在一定条件

下,做逐渐远离圆心

的运动,这种运动叫

做离心运动。水滴的离心运动222021/2/21四、离心现象水滴的离心运动222021/2/21物体做离心运动的条件

(1)做匀速圆周运动的物体，合外力突然消失时，物体就沿切线方向飞去，物体做离心运动。

(2)做匀速圆周运动的物体，在合外力不足以提供物体做圆周运动的向心力时，物体也会远离圆心做离心运动。232021/2/21物体做离心运动的条件232021/2/21实例1.离心干燥器离心运动的应用242021/2/21实例1.离心干燥器离心运动的应用242021/2/21

汽车转弯252021/2/21252021/2/21竖直平面内圆周运动问题GFN小球运动在圆形轨道最高点时当时最小向心运动若时，小球将做什么运动？1、物体沿圆的内轨道运动262021/2/21竖直平面内圆周运动问题GFN小球运动在圆形轨道最高点时当时最竖直平面内圆周运动问题GFN小球运动在圆形轨道最低点时，向心力由什么力提供1、物体沿圆的内轨道运动272021/2/21竖直平面内圆周运动问题GFN小球运动在圆形轨道最低点时，向心例、质量为1kg的小球沿半径为40cm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？GFN解：小球在最高点时受力如图：当时最小最小，因此时所以282021/2/21例、质量为1kg的小球沿半径为40cm的圆环在竖直平面内做圆（2）若小球以此的速度经过圆环的最高点后继续沿圆周运动到最低点B，求在最低点B时对圆环的压力是多少？例、质量为1kg的小球沿半径为40cm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？GFN292021/2/21（2）若小球以此的速度经过圆环的最高点后继续沿圆周运动到最低

杂技演员表演“水流星”节目，我们发现不管演员怎样抡，水都不会从杯里洒出，甚至杯子在竖直面内运动到最高点时，已经杯口朝下，水也不会从杯子里洒出。这是为什么？GFN当时最小302021/2/21杂技演员表演“水流星”节目，我们发现不管演员怎样抡，

杂技演员表演“水流星”节目，我们发现不管演员怎样抡，水都不会从杯里洒出，甚至杯子在竖直面内运动到最高点时，已经杯口朝下，水也不会从杯子里洒出。这是为什么？①

当时，FＮ＝０，水在杯中刚好不流出，此时水作圆周运动所需向心力刚好完全由重力提供，此为临界条件。②

当时，FＮ>０，杯底对水有一向下的力的作用，此时水作圆周运动所需向心力由Ｎ和重力Ｇ的合力提供。③当时，FＮ<０，实际情况杯底不可能给水向上的力，所以，此时水将会流出杯子。312021/2/21杂技演员表演“水流星”节目，我们发现不管演员怎样抡，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最小速度是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TmgO2、细线连接物体在竖直面上做圆周运动当时最小最小322021/2/21例、用细绳栓着质量为m的物体,在竖直平面内做圆周运动,则下列过最高点的最小速度是多大?V=0当时GFN当时GFN杆对小球有向下的拉力。杆对小球有向上的支持力。当时3、细杆连接物体在竖直面上做圆周运动332021/2/21过最高点的最小速度是多大?V=0当时GFN当时GFN杆对小球谢谢观赏342021/2/21谢谢观赏342021/2/21生活中的圆周运动

生活中的圆周运动生活中的圆周运动352021/2/21生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动1207生活中的圆周运动362021/2/217生活中的圆周运动22021/2/21外轨外轮内轮内轨一、铁路的弯道372021/2/21外轨外轮内轮内轨一、铁路的弯道32021/2/21一、铁路的弯道FF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。1、内外轨道一样高时外轨对轮缘的弹力F提供向心力。外轨内轨思考:怎样才能使轮缘跟铁轨不相互挤压，又能产生使火车转弯所需的向心力呢?外轨内轨382021/2/21一、铁路的弯道FF由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由FN一、铁路的弯道F合G2、外轨高于内轨时重力G和支持力FN的合力F合提供一部分向心力。如果外轨超出内轨的高度适当，可以使重力G与支持力FN的合力F合刚好等于火车转弯所需要的向心力。这时，与轮缘不相互挤压。392021/2/21FN一、铁路的弯道F合G2、外轨高于内轨时重力G和支持力FN例1、铁路转弯处的圆弧半径是200m，规定火车通过这里的速度是72km/h，轨道面与水平面之间的夹角应该为多大才能使轨道不受轮缘的挤压？解：火车在转弯时所需的向心力由火车所受的重力和轨道对火车支持力的合力提供，如图所示：GFNαF合α402021/2/21例1、铁路转弯处的圆弧半径是200m，规定火车通过这里的速度例1、铁路转弯处的圆弧半径是200m，规定火车通过这里的速度是72km/h，轨道面与水平面之间的夹角应该为多大才能使轨道不受轮缘的挤压？保持内外轨的这个高度差，如果车的速度大于或小于72km/h，会分别发生什么现象？说明理由。解：如果车的速度大于72km/h火车在转弯时所需的向心力大于重力和支持力的合力，火车将挤压外轨，外轨的弹力、重力和支持力的合力提供向心力。GFNαF外412021/2/21例1、铁路转弯处的圆弧半径是200m，规定火车通过这里的速度例1、铁路转弯处的圆弧半径是200m，规定火车通过这里的速度是72km/h，轨道面与水平面之间的夹角应该为多大才能使轨道不受轮缘的挤压？保持内外轨的这个高度差，如果车的速度大于或小于72km/h，会分别发生什么现象？说明理由。解：如果车的速度小于72km/h火车在转弯时所需的向心力小于重力和支持力的合力，火车将挤压内轨，内轨的弹力、重力和支持力的合力提供向心力。GFNαF内422021/2/21例1、铁路转弯处的圆弧半径是200m，规定火车通过这里的速度例2、一辆汽车m=2.0×103kg在水平公路上行驶，经过半径r=50m的弯道时，如果车速度v=72km/h，这辆汽车会不会发生事故？已知轮胎与路面间的最大静摩擦力fm=0.9×104N。解：这辆汽车经过弯路时所需向心力据题意，最大静摩擦力只为0.9×104N，所以汽车会发生事故。f432021/2/21例2、一辆汽车m=2.0×103kg在水平公路上行驶，经过半例2、一辆汽车m=2.0×103kg在水平公路上行驶，经过半径r=50m的弯道时，已知轮胎与路面间的最大静摩擦力fm=0.9×104N，求这辆汽车安全通过弯道的最大速度？解：这辆汽车经过弯路时路面所能提供的最大向心力442021/2/21例2、一辆汽车m=2.0×103kg在水平公路上行驶，经过半二、拱形桥452021/2/21二、拱形桥112021/2/21二、拱形桥汽车过拱形桥时的运动也可看做圆周运动。质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进，若桥面的圆弧半径为R时，汽车通过桥的最高点时对桥的压力？GFN当汽车的速度不断增大时，会发生什么现象？注意：汽车过拱型桥的速度不宜过大,否则FN将消失,汽车将飞离桥面。462021/2/21二、拱形桥汽车过拱形桥时的运动也可看做圆周运动。质量为m的汽你见过凹形的桥吗？泸定桥472021/2/21你见过凹形的桥吗？泸定桥132021/2/21二、拱形桥汽车过拱形桥时的运动也可看做圆周运动。质量为m的汽车在凹形桥上以速度v前进，若桥面的圆弧半径为R时，汽车通过桥的最低点时对桥的压力？GFN比较汽车以相同的速度大小通过拱形桥的最高点和凹形桥的最低点时对桥的压力？注意：汽车过凹形桥的速度不宜过大,否则FN’过大,汽车可能压坏凹型桥或者爆胎。482021/2/21二、拱形桥汽车过拱形桥时的运动也可看做圆周运动。质量为m的汽拱型桥：凹型桥：

无论过拱型桥还是凹型桥，都应当减速行驶。492021/2/21拱型桥：凹型桥：无论过拱型桥还是凹型桥，mgFN根据牛顿第二定律：P28思考与讨论502021/2/21mgFN根据牛顿第二定律：P28思考与讨论162021/2/三、航天器中的失重现象GFN航天员处于失重状态航天员处于完全失重状态当时0=NF512021/2/21三、航天器中的失重现象GFN航天员处于失重状态航天员处于完全

问题1：物体做圆周运动，向心力的作用是什么？

问题2：如果向心力突然消失，会出现什么现象？

问题3：如果向心力突然变小，会出现什么现象？如果突然变大呢？522021/2/21问题1：物体做圆周运动，向心力的作用是什么？F=0F<mr2F=mr2FF532021/2/21F=0F<mr2F=mr2FF192021/2/21F=0F<mr2F=mr2FF542021/2/21F=0F<mr2F=mr2FF202021/2/21供提供物体做圆周运动的力需物体做圆周运动所需的力匀速圆周运动离心运动向心运动向心、圆周、离心运动“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动552021/2/21供提供物体做圆周运动的力需物体做圆周运动所需的力匀速圆周运动四、离心现象

做匀速圆周运动

的物体,在一定条件

下,做逐渐远离圆心

的运动,这种运动叫

做离心运动。水滴的离心运动562021/2/21四、离心现象水滴的离心运动222021/2/21物体做离心运动的条件

(1)做匀速圆周运动的物体，合外力突然消失时，物体就沿切线方向飞去，物体做离心运动。

(2)做匀速圆周运动的物体，在合外力不足以提供物体做圆周运动的向心力时，物体也会远离圆心做离心运动。572021/2/21物体做离心运动的条件232021/2/21实例1.离心干燥器离心运动的应用582021/2/21实例1.离心干燥器离心运动的应用242021/2/21

汽车转弯592021/2/21252021/2/21竖直平面内圆周运动问题GFN小球运动在圆形轨道最高点时当时最小向心运动若时，小球将做什么运动？1、物体沿圆的内轨道运动602021/2/21竖直平面内圆周运动问题GFN小球运动在圆形轨道最高点时当时最竖直平面内圆周运动问题GFN小球运动在圆形轨道最低点时，向心力由什么力提供1、物体沿圆的内轨道运动612021/2/21竖直平面内圆周运动问题GFN小球运动在圆形轨道最低点时，向心例、质量为1kg的小球沿半径为40cm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？GFN解：小球在最高点时受力如图：当时最小最小，因此时所以622021/2/21例、质量为1kg的小球沿半径为40cm的圆环在竖直平面内做圆（2）若小球以此的速度经过圆环的最高点后继续沿圆周运动到最低点B，求在最低点B时对圆环的压力是多少？例、质量为1kg的小球沿半径为40cm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