8、生活中的圆周运动市公开课获奖课件省名师优质课赛课一等奖课件

5.7生活中圆周运动1/79§5.7

生活中圆周运动2/79知识回顾1、向心力定义：指向圆心合外力4、向心力起源（难点）：向心力按照效果命名力，是一个力或几个力协力或分力来充当。2、向心力大小：3、向心力方向：时刻指向圆心，时刻改变3/79匀速圆周运动解题步骤：1、明确研究对象2、受力分析3、确定“圆轨道平面和圆心”4、建立坐标系。(加速度方向建立）5、依据牛顿运动定律列方程求解4/79一、汽车过拱形桥：F压＝FN＝mg水平桥1、水平桥：5/792、凹形桥：GFNOF压＝FN=>Ga超重由牛顿第三定律：6/79·G3、拱形桥：FNa向下。由牛顿第三定律：失重=7/79扩展：地球能够看做一个巨大拱形桥，桥面半径就是地球半径。会不会出现这么情况：速度大到一定程度时，地面对车支持力是零？此时，车速度是多少？（地球半径R=6400km)mg依据牛顿第二定律：8/79回顾：物体做匀速圆周运动条件合外力=向心力提供物体做匀速圆周运动力物体做匀速圆周运动所需力“供需”平衡

物体做匀速圆周运动9/79观察雨伞上雨滴和高速旋转转盘上木块会做什么运动？为何？10/791、定义：

当向心力突然消失或者指向圆心协力不足时，物体做逐步远离圆心运动，叫做离心运动。四、离心运动：2、条件：11/79

oF=mF>mF<mF=0“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动2、说明：供提供物体做圆周运动力需物体做匀速圆周运动所需力12/793、总结：力与运动轨迹关系：（1）F=匀速圆周运动（2）F=0沿切线做匀速直线运动（3）F<离心运动（4）F>向心运动13/79①洗衣机甩桶工作原理：当脱水筒快速转动时，脱水筒内衣物与水之间附着力假如小于水做匀速圆周运动所需要向心力，水就会与衣物分离，甩出脱水筒。4、离心运动应用：14/79②制作“棉花”糖原理：其内筒与洗衣机脱水筒相同，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠糖汁就做离心运动，从内筒壁小孔飞散出去，成为丝状抵达温度较低外筒，并快速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。15/79③用离心机把体温计水银柱甩回玻璃泡内当离心机转得比较慢时，缩口阻力F足以提供所需向心力，缩口上方水银柱做圆周运动。当离心机转得相当快时，阻力F不足以提供所需向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。16/795、离心运动预防要预防离心现象发生，该怎么办？1、减小物体运动速度，使物体作圆周运动时所需向心力减小2、增大合外力，使其到达物体作圆周运动时所需向心力17/791、摩托车在实现水平路面转弯时，是什么力使它转弯？mgFNFfFN=mg

摩擦力使其转弯三、水平面内圆周运动18/79OmgFNFfF合=ff=mv2/r19/79F合=mgtanθ=Fn汽车赛道转弯处是外高内低（而且超车道比主车道愈加倾斜）

汽车在倾斜路面上转弯靠协力提供向心力GFn20/79F向GFNfF四、火车转弯：21/79车轮结构火车车轮有突出轮缘22/79

1、铁路弯道——内外轨道一样高GFN外轨对轮缘弹力提供向心力.

靠这种方法得到向心力缺点是什么？怎样处理这一实际问题？F23/792、外轨略高于内轨：G火车向心力：FNFF1F向=F=竖直方向：F1=mgV=Rgtan（1）以要求速度转弯：注意：火车转弯向心力是水平。24/79αNGFα25/79（2）当火车行驶速率v>v要求时，（3）当火车行驶速率v<v要求时，GFNFN1GFNFN1外轨对轮缘有侧压力；内轨对轮缘有侧压力。V＜RgtanV＞Rgtan26/79例与练1、火车以半径r=900m转弯，火车质量为8×105kg，火车速度为30m/s,哪一侧车轮轮缘受到挤压？压力是多大？27/79过山车28/79演示试验：过山车模型3、为何h越大，车就越轻易过最高点？2、过山车过最高点，最少需要多大速度？此时车受到轨道压力多大？1、当车在最高点速度，此时车受到轨道压力多大？hGFN=mv2/RFN=mgmg=mv2/R29/79背景问题4：水流星30/7931/79观察机翼是怎样？受力情况怎样？是什么力提供向心力？GF3、飞机转弯F合设飞机质量M,以速度v在水平面内做半径为R圆周运动,则飞机受到升力是多大?32/79N=G1、分析汽车受力情况GN2、找圆心，确定运动平面圆心03、确定F合即F向心力方向。F向心力4、列方程F向心力=F合=N-GN=G+圆心0F向心力F向心力=F合=G-NN=G-或汽车经过水平桥时又该怎样分析呢？因为桥是水平，故圆心O在无穷远处，r为无穷大。33/79比较三种桥面受力情况N=G试验验证注意观察指针偏转大小34/79当V越大时，则越大，N越小。当V增大到某一值时，N=0，此时：当汽车飞出去了。思索与讨论:

影片中赛车经过凸起路面时，若为了降低事故，你能否求出赛车在最高点最大速度？当汽车速度不停增大时，会有什么现象发生？你思绪是？35/79汽车速度增大v（1）速度大到一定程度时，地面对车支持力是零？（2）驾驶员与座椅间压力是多少？驾驶员躯体各部分间压力是多少？驾驶员此时可能有什么感觉？此时汽车和驾驶员处于什么状态？地球能够看做一个巨大拱形桥。汽车沿南北行驶，不停加速。请思索：会不会出现下面这么情况?说出你想法思维拓展1:36/79离心抛掷离心脱水离心分离离心甩干2、离心运动应用与预防

离心运动应用37/79用离心机把体温计水银柱甩回玻璃泡内制作棉花糖原理：

内筒与洗衣机脱水筒相同，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠糖汁就做离心运动，从内筒壁小孔飞散出去，成为丝状抵达温度较低外筒，并快速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。38/79即：此时人对座舱压力F压=0，人处于完全失重状态思维拓展1:39/79物体有没有可能做这么运动？若可能应满足怎样条件？mgFNr“水流星”“过山车”思维拓展2:40/79汽车不在拱形桥最高点或最低点时，我们该怎样处理呢？求汽车在图示位置时受到支持力，需要知道哪些量？（思索与讨论:则桥面对车支持力与夹角θ

、车速v都相关。41/79航天器中失重现象42/79汽车转弯为何要减速?2.假如物体受协力不足以提供向心力，它会怎样运动呢？思索:1.做圆周运动物体一旦失去向心力作用，它会怎样运动呢？离心运动43/79“魔盘”转速越来越大,人会怎样?44/79做圆周运动物体，在所受协力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需向心力情况下，就做逐步远离圆心运动。这种运动叫做离心运动。1、离心运动：2、物体作离心运动条件：45/79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力需物体做圆周运动所需力F供=圆周运动F供<离心运动F供>向心运动46/79

1、为了预防汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”现象，能够：()

a、增大汽车转弯时速度b、减小汽车转弯时速度c、增大汽车与路面间摩擦d、减小汽车与路面间摩擦

A、a、bB、a、cC、b、dD、b、c2、以下说法中错误有：（）A、提升洗衣机脱水筒转速，能够使衣服甩得更干B、转动带有雨水雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心C、为了预防发生事故，高速转动砂轮、飞轮等不能超出允许最大转速D、离心水泵利用了离心运动原理DB47/79研究圆周运动关键点从“供”“需”两方面来进行研究“供”——分析物体受力，求沿半径方向合外力“需”——确定物体轨道，定圆心、找半径、用公式，求出所需向心力“供”“需”平衡做圆周运动利用牛顿第二定律列等式求得结果。强调:48/79处理匀速圆周运动问题普通步骤：（1）明确对象，找出圆周平面，确定圆心及半径；（2）进行受力分析，画出受力图；（3）求出指向圆心方向协力，即向心力；（4）用牛顿第二定律，结合匀速圆周运特点列方程求解。小结:49/79飞车走壁

(海南汽车试验场)海南汽车试验场内环境优美，花香鸟语，各种试验道路纵横交织，形成一道独特风景线。其中，高速性能试验跑道尤为尤其，它全长6公里，是我国最长高速试车道，南北两个环道有如两个环型墙壁绕成一圈，跑道两边高差达5米多，有两层楼高，路面与地平面夹角成43度多，当汽车在上面驾驶时，有如飞车走壁普通，真叫人惊叹不已。有机会乘上试验车在高速跑道上飞驰一圈，感受更为奇妙：从车内往外看，车好象是贴着斜壁，如履平地，疾走如飞；而此时乘客感觉，象是被一股力量紧紧地吸住，假如挥舞双手将有一个沉重感，这种感觉是在普通跑道上无法感受到。小资料50/79火车行驶速率v>v要求火车行驶速率v<v要求时（2）当火车行驶速率v>v要求时，（3）当火车行驶速率v<v要求时，GNN‘GNN’外轨对轮缘有侧压力；内轨对轮缘有侧压力。V＜RgtanV＞Rgtan51/79下课了，同学们再见！作业：《优化》P32-3452/79生活中圆周运动：（第二课时）53/79研究圆周运动关键点从“供”“需”两方面来进行研究“供”——分析物体受力，求沿半径方向合外力“需”——确定物体轨道，定圆心、找半径、用公式，求出所需向心力“供”“需”平衡做圆周运动利用牛顿第二定律列等式求得结果。复习:54/79行驶速率行驶速率v>v要求（2）当火车行驶速率v>v要求时，（3）当火车行驶速率v<v要求时，GNN‘行驶速率v<v要求GNN’外轨对轮缘有侧压力；内轨对轮缘有侧压力。实例1、火车转弯：GNF(1)当火车行驶速率时，车轮对内外轨都无压力。复习:55/79N=G实例2、汽车过拱桥：失重超重56/79实例3:细绳与球：如图所表示，一质量为m小球，用长为L细绳系住，使其在竖直面内作圆周运动。mgO(1)小球做是什么运动？(2)小球在运动过程中，受到哪些力？小球运动过程有什么特点？

⑶若小球经过最高点时，小球恰好不受绳作用力，则小球在最高点速度是多少？(4)小球能在竖直平面内作圆周运动，必须满足条件是什么？在竖直平面上做圆周运动物体专题:57/79实例4:轨道与球：如图所表示，一质量为m小球，在半径为R光滑轨道上，使其在竖直面内作圆周运动。mgO轨道(1)小球做是什么运动？(2)小球在运动过程中，受到哪些力？小球运动过程有什么特点？(3)若小球经过最高点时，小球恰好不受轨道作用力，则小球在最高点速度是多少？(4)小球能在竖直平面内作圆周运动，必须满足条件是什么？58/79小结：一、没有支撑物体

：(例：细绳拴小球，圆滑轨道上滑动小球)1、临界条件：绳子或轨道对小球没有力作用：(即：T=0)有所以：2、能经过最高点条件：3、不能经过最高点条件：实际上小球还不到最高点时就脱离了轨道。mgO绳mgO轨道59/79vR

[练习]:如图要使小球滑到圆形轨道顶端不掉下来，小球在轨道顶端最小速度应该是多大？已知轨道半径为R。解：小球在最高点受力情况如图

由等式可看出，因为m、R一定，所以v越小，N就越小；当N=0时，小球可含有最小速度为（此时，仅由重力提供其向心力）。GN60/79实例5:轻杆与球：

如图所表示，一质量为m小球，用长为L轻杆固定住，使其在竖直面内作圆周运动。mgON(1)小球做什么运动？（2）若小球经过最高点时，小球恰好不受杆作用力，则小球在最高点速度是多少？(3)小球能在竖直平面内作圆周运动，必须满足条件是什么？在竖直平面上做圆周运动物体61/79实例6:

管道与球：

如图所表示，一质量为m小球，放在一个内壁光滑封闭管内，使其在竖直面内作圆周运动.mgONR(1)小球做什么运动？(2)若小球恰好能经过最高点，则小球在最高点速度是多少？小球受力情况怎样？(3)小球能在竖直平面内作圆周运动，必须满足条件是什么？在竖直平面上做圆周运动物体62/79小结：二、有支撑物体（例：小球与杆相连，球在光滑封闭管中运动）2、小球过最高点时，轻杆对小球弹力情况：B、当时，杆对小球有指向圆心拉力，其大小随速度增大而增大。C、时，对小球支持力方向竖直向上，大小随速度增大而减小，取值范围是：A、当时，杆对小球支持力mgONmgON杆管道1、临界条件：因为支撑作用，小球恰能抵达最高点临界速度V临界=0，此时弹力等于重力63/79[练习]:如图所表示，轻杆一端固定一质量为m小球，并以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做半径为R圆周运动，以下说法正确是：

A、小球过最高点时起码速度为；

B、小球过最高点时，杆所受弹力能够等于零；

C、小球过最高点时，杆对球作用力能够与球所受重力方向相反，此时重力一定大于杆对球作用力；

D、小球过最高点时，杆对球作用力一定与小球所受重力方向相反。O64/79

[例题1]如图已知：A、B、C三球质量相等，A、B将绳子OC三等分.求：OA、AB、BC三段绳所受拉力之比.习题讲练:65/79解题关键点：三球ω相等隔离法对C：对B：对A：rA∶rB∶rC=1∶2∶3TA∶TB∶TC=6∶5∶366/79

[练习]质量相等小球A、B分别固定在轻杆中点及端点，当棒在光滑水平面上绕O点匀速运动（如图所表示）时，求棒OA段及AB段对球拉力之比。OABT1T2T2对A：对B：T1-T2=mω2rOA

①

T2=mω2rOB②rOA=rOB/2③T1/T2=3/267/79[例题2]如图所表示，质量分别为2m、m、mA、B、C放在水平圆盘上，随圆盘在水平面内做圆周运动，转动半径分别为r、r、2r，当转速逐步增大时，问哪一个物体首先开始滑动？ACBo68/79物体做匀速圆周运动时当物体刚好滑动时所以，物体能否滑动与m无关,r大易滑动，故C物体首先开始滑动.解题关键点：69/79

[例3]铁路转弯处圆弧半径是300m，轨距是1435mm。要求火车经过这里速度是72km/h，内外轨高度差应该是多大才能使外轨不受轮缘挤压？保持内外轨这个高度差，假如车速度大于或小于72km/h，会分别发生什么现象？说明理由。h是内外轨高度差，d是轨距GNhdF向心70/79解：火车在转弯时所需向心力由火车所受重力和轨道对火车支持力协力提供，如图所表示：说明：因为a太小，能够近似有：tana=Sina有：h是内外轨高度差，d是轨距得：GNhdF向心71/79

[例4]一辆汽车m=2.0×103kg在水平公路上行驶，经过半径r=50m弯路时，假如车速度v=72km/h，这辆汽车会不会发生事故？(已知轮胎与路面间最大静摩擦力fm=1.4×104N。)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1.4×104N，所以汽车会发生事故.72/79

[例题5]

小球做圆锥摆时细绳长L，与竖直方向成θ角，求小球做匀速圆周运