【课件】生活中的圆周运动+课件高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

生活中的圆周运动1.火车拐弯2.汽车过拱形桥3.航天器的失重现象4.离心运动2.物体做匀速圆周运动时，必须有力提供1.向心力是按效果命名的力向心力3.向心力的特点：方向：随时改变，总是指向圆心作用效果：只改变速度的方向向心力是合力大小：知识回顾火车车轮有突出的轮缘重点一：火车转弯GFNF外轨对轮缘的弹力火车在水平轨道（内外轨道一样高）上转弯时，所需的向心力由谁提供？内轨外轨重点一：火车转弯θFNGOF合θ火车转弯所需的向心力的方向是在水平方向上还是在与斜面平行的方向上？在转弯处外轨略高于内轨重点一：火车转弯OGFNF合θθF合＝mgtanθ火车转弯时所需的向心力Fn

=

m

v2Rv＝gRtanθ

若火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？

轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？重点一：火车转弯2.当v＜gRtanθ

：1.当v＞gRtanθ

：GFNθ轮缘受到外轨挤压的弹力GFNθFF轮缘受到内轨挤压的弹力重点一：火车转弯重点一：火车转弯速度过大挤压外轨速度过小挤压内轨

赛道的设计重点一：火车转弯重点一：火车转弯重点一：火车转弯类似的案例室内自行车赛重点一：火车转弯重点一：火车转弯重点一：火车转弯类似的案例旋转飞椅

重点一：火车转弯重点一：火车转弯重点一：火车转弯类似的案例小球在漏斗里做圆周运动圆锥摆重点一：火车转弯重点一：火车转弯重点一：火车转弯类似的案例1、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？（θ

较小时tan

θ=sinθ

）FNmgFθh由力的关系得：由向心力公式得：由几何关系得：解：=0.14m课后练习处理圆周运动问题的基本思路：1）找到圆周运动的圆平面，确定圆心找到半径2）受力分析，找到向心力的来源；3）利用三角函数联立求解重点二：汽车过桥拱形桥水平桥凹形桥FN＝mg黄石长江大桥当时汽车对桥的压力为零。（临界速度）1.求汽车以速度v过半径为r的拱桥最高点时对拱桥的压力？【解】G和FN的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：可见汽车的速度越大对桥的压力越小。NG当ｖ大于ｖ临界时，汽车做什么运动？飞离桥面做平抛运动！由于加速度ａ竖直向下，属失重现象。m重点二：汽车过桥泸定桥FNG【解】G和FN的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：可见汽车的速度v越大，对桥的压力越大。由于加速度ａ的方向竖直向上，属超重现象。m2.求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？重点二：汽车过桥用模拟实验验证分析注意观察指针的偏转大小重点二：汽车过桥失重超重FN=G重点二：汽车过桥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课后练习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()（多选）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

课后练习

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？……

此描述中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．

思考与讨论1.航天器在发射升空（加速上升）时，航天员处在超重还是失重状态？2.航天器在轨道正常运行（绕地球做匀速圆周运动）时，航天员处在超重还是失重状态？超重FNmga?FN－mg＝maFN＞mg重点三：航天器中的失重现象v2rFN

＝mg－m

航天器绕地球做匀速圆周运动，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v＝gR当时，座舱对航天员的支持力FN＝0，航天员处于完全失重.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？

正是由于地球引力的存在，才使航天器连同其中的人和物体绕地球做圆周运动.重点三：航天器中的失重现象分析下面视频中运动产生的原因（条件）？重点四：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.<重点四：离心运动供提供物体做圆周运动的力需物体做匀速圆周运动所需的力2、向心(近心)运动F>mrω2

做圆周运动的物体，在所受合外力大于物体所需的向心力时（F合>Fn），就做逐渐靠近圆心的运动，这种运动就叫做向心(近心)运动。重点四：离心运动>供提供物体做圆周运动的力需物体做匀速圆周运动所需的力3.物体作离心运动的条件：Fn>F供

Fn=F需=F供

做什么运动？圆周重点四：离心运动供提供物体做圆周运动的力需物体做匀速圆周运动所需的力

Fn=F需=0

做什么运动？直线

Fn=F需>F供

做什么运动？离心

Fn=F需<F供

做什么运动？近心重点四：离心运动离心运动的应用与防止洗衣机脱水时利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉；纺织厂也用这样的方法使棉纱、毛线、纺织品干燥。①洗衣机脱水重点四：离心运动离心运动的应用②医务人员用离心机分离血液借助离心机，医务人员可以从血液中分离出血浆和红细胞③棉花糖的制作小朋友爱吃的“棉花糖”

的制作方法也应用了离心运动的原理。重点四：离心运动离心运动的应用④无缝钢管在炼钢厂中，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。重点四：离心运动离心运动的应用1.要使原来作匀速圆周运动的物体作离心运动，该怎么办？供＝需供<需提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力减小合外力或使其消失供提供物体做圆周运动的力需物体做匀速圆周运动所需的力重点四：离心运动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重点四：离心运动离心运动的防止

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.OFv高速转动的砂轮重点四：离心运动离心运动的防止要防止离心现象发生，该怎么办？供＝需供<需思考讨论供提供物体做圆周运动的力需物体做匀速圆周运动所需的力减小物体运动的速度，使物体作圆周运动时所需的向心力减小.增大合外力，使其达到物体作圆周运动时所需的向心力.1、如图所示，质量可以不计的细杆的一端固定着一个质量为m的小球，另一端能绕光滑的水平轴O转动。让小球在竖直平面内绕轴O做半径为l

的圆周运动，小球通过最高点时的线速度大小为v。下列说法中正确的是()

A.

v不能小于B.

v＝

时，小球与细杆之间无弹力作用时，小球与细杆之间的弹力随v增大而增大C.

v大于时，小球与细杆之间的弹力随v减小而增大D.

v小于BCD练习巩固2．杂技演员表演“水流星”，在长为L＝1.6m的细绳的一端，系一个与水的总质量为m＝0.5kg的盛水容器，以绳的另一端为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所示。若“水流星”通过最高点时的速率为4m/s，则下列说法正确的是(取g＝10m/s2)(

)A．“水流星”通过最高点时，没有水从容器中流出B．“水流星”通过最高点时，绳的拉力及容器底部受到的压力均为零C．“水流星”通过最高点时，处于完全失重状态，不受力的作用D．“水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为5NAB练习巩固

3.质量为m的小球，用一条绳子系着在竖直平面内做圆周运动，小球到最高点时的速度为v，到达最低点时的速度为，则小球通过上述两位置处时绳子所受的张力之差是()A.6mgB.5mg

C.4mgD.2mgA例题讲解练习巩固3.航天器中的失重现象2.小车过桥1.火车转弯4.离心运动的利用与防止课堂小结2、一辆汽车匀速率通过半径为R的圆弧拱形路面，关于汽车的受力情况，下列说法正确的是（）A.汽车对路面的压力大小不变，总是等于汽车的重力B.汽车对路面的压力大小不断发生变化，总是小于汽车所受重力C.汽车的牵引力不发生变化D.汽车的牵引力逐渐变小BD课后练习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训练巩固2．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训练巩固4.有一列重为100t的火车，以72km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400m.(g取10m/s2)

(1)试计算铁轨受到的侧压力；(2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的正切值.训练巩固5.有一列重为100t的火车，以72km/h的速率