6.4生活中的圆周运动 课件- 2020-2021学年【新教材】人教版(2019)高中物理必修二

6.4生活中的圆周运动（第一课时）问题导入

在铁路弯道处，稍微留意一下，就能发现内、外轨道的高度略有不同，你能解释其中的原因吗？常见的公路转弯一、火车转弯

火车转弯时实际是在做圆周运动，因而具有向心加速度。是什么力使它产生向心加速度？轮缘①如果铁路弯道的内外轨一样高内外外内GOF支F弹

外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力。外轨对轮缘的弹力提供火车转弯的向心力：

火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损。②如果在弯道使外轨略高于内轨θF支mgOF合θmgtanθ

火车转弯时铁轨对火车的支持力F支的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧，它与重力mg的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力。F弹F弹+

高速公路转弯处和场地自行车比赛的赛道，路面往往有一定的倾斜度说说这样设计的原因。GFNF向自行车转弯GFNF向生活中的例子GFNF向飞机转弯所以同学们知道为什么把转弯路面设计成这样了吗？为了让支持力与重力的合力来提供向心力

向心力是按效果命名的力，任何一个力或几个力的合力，只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力。为什么桥不做成平的呢？黄石长江大桥赵州桥泸定桥过水凹形桥甲乙车在桥上那个位置时容易塌？

如果车在乙位置，不会发生坍塌，那么在甲位置时，肯定也不会坍塌。所以只要我们知道乙位置的最大压力，那就可以知道整座桥的了。所以我们只研究乙位置的压力情况即可，即桥的最高点。二、汽车过拱形桥FNG1、汽车过平桥时，车对桥的压力怎样？由二力平衡：FN=G

V

2、汽车过凸桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？GFNOr汽车过拱形桥时的运动也可以看作圆周运动GFN指向圆心的力背向圆心的力=向心力

V

移项：牛顿第三定律：应用牛顿第二定律：F合=ma

由此可以看出，汽车对桥的压力小于汽车的重量G，而且汽车的速度越大，汽车对桥的压力越小。试分析，当汽车的速度不断增大时，会发生什么现象？拱桥限速防脱轨！时，桥面对车无压力时，汽车已经脱离桥面，易发生危险安全3、汽车过凹桥时，在最低点时，车对凹桥的压力怎样？GFN移项：指向圆心的力背向圆心的力=向心力牛顿第三定律：

当汽车的速度不断增大时，压力增加。当压力过大时，汽车将压坏路面或爆胎。凹桥限速防爆胎！

汽车通过凹形桥面的最低点时,车对地面的压力比汽车所受的重力大，这样车就不容易被水冲走了。比较三种桥面受力的情况失重超重平桥FNGGFN凸形桥最高点GFNa凹形桥最低点a例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abcdD压力最大的地方，则运用凹形桥模型：课堂练习例2：如图所示，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况，以下说法正确的是()A、在竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力B、在竖直方向汽车只受两个力：重力和桥面的支持力C、汽车对桥面的压力小于汽车的重力D、汽车对桥面的压力大于汽车的重力BC

课堂练习拱形桥原理：GFN

汽车不在拱形桥的最高点或最低点时，如图，它的运动能用上面的方法求解吗？为什么？可以：同样也是把桥看成圆周运动的一部分。例3：质量为25kg的小孩坐在秋千板上，小孩离系绳子的横梁2.5m。如果秋千板摆到最低点时，小孩运动速度的大小是5m/s，她对秋千板的压力是多大?解：

小孩到最低点时可按凹形桥模型处理，受力分析如图所示。课堂练习GFN指向圆心的力背向圆心的力=向心力移项：

根据牛顿第三定律得知，小孩对秋千板的压力大小500N。代入数据：GFN课堂小结一、火车转弯①如果铁路弯道的内外轨一样高外轨对轮缘的弹力提供火车转弯的向心力：②如果在弯道使外轨略高于内轨支持力F支与重力mg的合力指提供部分向心力：mgtanθ二、汽车过拱形桥1、汽车过平桥时：FN=mg2、汽车过凸桥时：F弹+指向圆心的力-背向圆心的力=向心力3、汽车过凹桥时：横县百合完全中学——韦衍虎6.4生活中的圆周运动（第2课时）

如果把地球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少？……问题导入圆周的半径近似等于地球半径R。利用拱形桥模型：受力分析如图G=mgFN指向圆心的力-背向圆心的力=向心力移项：

当速度到达时，地面对汽车的支持力FN=0。v=7.9km/s完全失重状态圆周的半径近似等于地球半径R。利用拱形桥模型：受力分析如图G=mgFN指向圆心的力-背向圆心的力=向心力一、航天器中的失重现象当力FN=0时,航天员处于完全失重状态得:此时人对座椅的压力为零=7.9km/s物体做圆周运动时指向圆心的合外力等于向心力。

如果此时指向圆心的合外力(F拉）突然消失，物体会怎么运动呢？①一旦向心力突然消失（F=0），物体就沿着切线方向飞去。②在合力不足以提供所需的向心力时，物体虽然不会沿切线飞去，也会逐渐远离圆心。如果合力不足提供向心力的时候会怎么样呢？二、离心运动什么情况下做离心运动呢？物体做圆周运动所需的力F需提供物体做圆周运动的力F合vvvOF向F向F向重力、弹力、摩擦力等，合力或分力提供向心力。物体运动情况决定物体受力情况决定受力分析运动分析OF合=

mω2rF合＜mω2rF

合=0①当F合=F需②当F合=0

③当F合

＜F需④当F合＞F需时，近心运动时，物体做匀速圆周运动时，物体沿切线方向飞出远离圆心时，物体做逐渐远离圆心的运动物体作离心运动的条件：0≤F合＜mω2rv纺织厂离心干燥离心运动的应用洗衣机离心脱水FNrO滚筒FNGf需要的向心力：俯视图提供的向心力：FN当时，水滴就做离心运动。

在炼钢厂中，把熔化的钢水浇入圆柱形模子，模子沿圆柱的中心轴线高速旋转，钢水由于离心运动趋于周壁，冷却后就形成无缝钢管。离心运动的应用离心危害

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间的静摩擦力提供的。OF静vGFN当时，汽车做离心运动需要的向心力：提供的向心力：FNOFv

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。离心危害O课堂练习例1：如果高速转动飞轮的重心不在转轴上，运行将不稳定，而且轴承会受到很大的作用力，加速磨损。图中飞轮半径r=20cm，00'为转动轴。正常工作时转动轴受到的水平作用力可以认为是0。假想在飞轮的边缘固定一个质量m=0.01kg的螺丝钉P，当飞轮转速n=1000r/s时，转动轴00'受到多大的力？解：对钉受力分析如图所示。OGFNF拉由F拉提供向心力：F拉=mw2rw=2πnF拉=m4π2n2r代入数据：

根据牛顿第三定律得知，轴受到的力F

＝7.89×104N

。例2：质量为2.0×103kg的汽车在水平公路上行驶，轮胎与路面间的最大静摩擦力为1.4×104N。汽车经过半经为50m的弯路时，如果车速达到72km/h，这辆车会不会发生侧滑?课堂练习解：汽车速度：v=72km/h=20m/s汽车转弯时做圆周运动，所需要的向心力为：对小车受力分析如图所示，由F静提供向心力。而汽车所受的最大静摩擦力F静=1.4×104N

则，F向>Ff所提供的力不能满足汽车转弯时做圆周运动，所以会发生侧滑。课堂小结一、航天器中的失重现象当力FN=0时,航天员处于完全失重状态二、离心运动①一旦向心力突然消失（F=0），由于惯性物体就沿着切线方向飞去。②在合力不足以提供所需的向心力时，物体虽然不会沿切线飞去，也会逐渐远离圆心。

1、做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动就叫离心运动。2、物体作离心运动的条件：提供物体做圆周运动的力：物体做圆周运动所需的力：由物体受力情况决定，如：重力和支持力的合力（F合）提供向心力。由物体运动情况决定F需①当F