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1、描述圆周运动的物理量有哪些？它们之间的关系怎样？2、什么叫向心力？有哪些公式？

复习回顾：在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力的作用？这几个力的关系如何？火车拐弯时情况会有何不同呢？火车拐弯时在做圆周运动，那么是什么力提供的向心力？思考探究：火车车轮的结构特点：

外轨外轮内轮内轨一、铁路的弯道外轨对轮缘的弹力1.如果铁路弯道的内外轨一样高，火车拐弯的向心力是谁提供的？GNF2.靠这种办法得到的向心力缺点是什么？车轮与铁轨都有磨损！

3.如何解决这一实际问题？思考探究：

请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道设计方案简述画出草图简单计算说明可行性分析【学生活动】设计火车弯道，请学生分组讨论，提出可行性方案。思考探究：【最佳方案】外轨略高于内轨GFNF合α【方案剖析】火车转弯规定临界速度:解析：重力G与支持力FN的合力F合提供火车转弯的向心力火车行驶速率v>v规定GNN/火车行驶速率v<v规定时GNN/外轨对轮缘有侧压力内轨对轮缘有侧压力思考探究：如果火车在转弯处的速度不等于规定速度，会发生怎样的情况？

火车以半径R=900m转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s，火车轨距l=1.4m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？g取10m／s2

（θ较小时tanθ=sinθ）FNmgFnθh由力的关系得：由向心力公式得：由几何关系得：解：当堂巩固1公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时，也可以看做圆周运动。那么是什么力提供汽车的向心力呢？二、拱形桥思考探究：质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力。

mgFNan根据牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力：

思考探究：你见过凹形桥吗？凹形桥

请分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些?mgFNan根据牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力比汽车重力大。思考探究：

一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m／s2。求：

(1)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?(2)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?(3)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？当堂巩固2解：(1)汽车通过凹形桥面最低点时，在水平方向受到牵引力F和阻力f。在竖直方向受到桥面向上的支持力N1和向下的重力G＝mg，如图6．8—2所示,圆形轨道的圆心在汽车上方，支持力Nl与重力G=mg的合力为N1—mg，这个合力就是汽车通过桥面最低点时的向心力，即Fn=N1—mg。由向心力公式有：N1—mg=mv2/R从上面的题目可以看出，当汽车通过凸形桥面顶点时，如果车速达到一定大小，可使汽车对桥面的压力为零。如果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？驾驶员躯体各部分之间的压力是多少？他这时可能有什么感觉……思考探究：该“问题探究”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中。

三、航天器中的失重现象三、航天器中的失重现象v2RFN＝mg－m以航天器绕地球做匀速圆周运动为例，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。失重v2Rmg－FN＝m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？当时，座舱对航天员的支持力FN＝0，航天员处于完全失重。1．人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，下列说法中正确的有(

)A．可以用天平测量物体的质量B．可以用水银气压计测舱内的气压C．可以用弹簧测力计测拉力D．在卫星内将重物挂于弹簧测力计上，弹簧测力计示数为零，但重物仍受地球的引力CD当堂巩固3四、离心运动OF合=mω2r，物体做匀速圆周运动F合＜mω2r，物体做逐渐远离圆心的运动F

合=0，物体沿切线方向飞出远离圆心1、定义：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时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。2、条件：0≤F合＜mω2r离心抛掷离心脱水离心分离离心甩干3、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。4、防止OF静v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Fn大于最大静摩擦力Fmax

（Fmax不足以提供向心力），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。当时，汽车做离心运动

Fmax＜m

v2r高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故。下列有关洗衣机脱水筒的脱水原理说法正确的是(

)A．水滴受离心力作用，而沿背离圆心的方向甩出B．水滴受到向心力，由于惯性沿切线方向甩出C．水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出D．水滴与衣服间的附着力小于它所需的向心力，于是沿切线方向甩出D当堂巩固4合合课堂小结：1.完成课本p29-30“问题与练习”的题目。2.活动与探究：到公园里亲自坐一下称为“魔盘”的娱乐设施，并研究讨论：“魔盘”上的人所需向心力由什么力提供？为什么转速一定时，有的人能随之一起做圆周运动，而有的人逐渐向边缘滑去？布置作业：