高中物理-生活中的圆周运动教学课件设计

第五章曲线运动第七节生活中的圆周运动

人教版必修二学习目标定位1能定性分析火车外轨比内轨高的原因。能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题。知道航天器中的失重现象的本质。知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用和防止。会用牛顿第二定律分析圆周运动。知识回顾1、向心加速度：22、向心力：复习：由牛顿第二定律：火车拐弯3问题：火车车轮与铁轨的构造是怎样的？轮缘火车拐弯4火车拐弯5问题：如果火车在水平弯道上转弯，试分析其受力情况及向心力的来源。F弹GFNF弹火车拐弯6火车拐弯7问题：实际中的铁路弯道是如何设计的？为什么要这样设计？实际铁路弯道是倾斜的，外轨高于内轨。如果弯道是水平的，仅靠轨道挤压产生的弹力提供向心力容易损坏车轮与轨道。所以采取倾斜路面，让重力和支持力的合力提供部分向心力的方法。FmgFN火车拐弯8(1)

当v=v0时：(2)

当v>v0时：(3)

当v<v0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1F弹2火车拐弯9例1已知火车速度为30m/s，弯道半径r=900m，火车的质量为8×105kg

(取g=10m/s2)，求：（1）转弯时所需的向心力多大？（2）若轨道不受轮缘挤压，求轨道与水平面夹角θ的正切值。（2）轨道不受轮缘挤压，重力与支持力的合力提供心力由可得：解：（1）所需向心力：火车拐弯10例2火车在铁轨上转弯可以看做是做匀速圆周运动，火车速度提高易使外轨受损。为解决火车高速转弯时使外轨受损这一难题，你认为理论上可行的措施是()A．减小弯道半径 B．增大弯道半径C．适当减小内外轨道的高度差 D．适当增加内外轨道的高度差答案：BD解析：当火车速度增大时，可适当增大转弯半径或适当增大轨道倾角，以减小外轨所受压力。拱形桥拱形桥11质量为m的汽车以速度V通过桥面最高点时车对桥的压力是多少？（设桥面的圆弧半径为r）以凸形桥为例分析：拱形桥121、分析汽车的受力情况2、找圆心3、确定F合，即Fn的方向。4、列方程NGF合=G-N·根据牛顿第三定律压力为：拱形桥13汽车通过最底点时车对凹形桥(过水路面)的压力分析：拱形桥15比较车在三种桥面时的受力的情况。超重？失重？拱形桥16一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=100m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m/s2。例3

求：若桥面为凹形，汽车以20m/s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大？若桥面为凸形，汽车以l0m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大？汽车以多大速度通过凸形桥时，对桥面刚好没有压力？（1）（2）（3）（1）若桥面为凹形，在最低点有：由牛顿第三定律得，对桥面的压力：（2）若桥面为凸形，在最高点有：由牛顿第三定律得，对桥面的压力：解：（3）当对桥面恰好无压力时，重力提供做圆周运动的向心力：由牛顿第二定律得：思考与讨论17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？航天器中的失重现象18

时，座舱对航天员的支持力N=0，航天员处于失重状态。总结：其实在任何关闭了发动机，又不受阻力的飞行器中都是一个完全失重的环境。当飞船距地面高度为一、二百千米时，它的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，除此之外，他还可能受到飞船座舱对他的支持力N，引力与支持力的合力为他提供了绕地球做匀速圆周运动所需的向心力。

当离心运动191.定义2.条件

做圆周运动的物体，在其所受合外力突然消失，或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。离心运动203.离心运动的应用与防止应用：洗衣机脱水筒、离心水泵、无缝钢管的生产等等防止：汽车拐弯时限制速度，砂轮转动设定最高转速等4.合外力与向心力的关系离心运动21例4下列说法正确的是（）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BD.作离心运动的物体，是因为受到离心力作用的缘故课堂小结22一、火车拐弯

向心力的来源；外轨高于内轨时重力与支持力的合力提供转弯的向心力。二、拱形桥

分析汽车过拱形桥最高点和