生活中的圆周运动（备课件）高一物理系列（人教版2019必修第二册）

第六章圆周运动6.4生活中的圆周运动提供物体做圆周运动的力做圆周运动的物体所需的力从“供”“需”两方面研究生活中做圆周运动的物体，由物体受力情况决定由物体的运动情况决定=“供需”平衡物体做匀速圆周运动本节课牛顿第二定律F=ma的应用复习0OmgFNf汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢?汽车拐弯1汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。OmgFNFf当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时:汽车拐弯1OmgFNFf由此可见:当汽车转弯时,存在一个安全通过的最大速度,如果超过了这个速度,汽车将发生侧滑现象。改进措施:(1)增大转弯半径(2)增加路面的粗糙程度(3)最重要的一点:司机应该减速慢行!(4)增加路面高度差——外高内低汽车拐弯1汽车拐弯1火车拐弯2弊端分析：

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向心力的来源由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力提供

FFNG火车拐弯2外轨略高于内轨FN火车向心力的来源：由G和FN的合力提供hqG2、倾斜弯道特点：火车拐弯2NhF

如图，斜面轨道倾角为θ，转弯半径r，要使车轮对内外轨都无压力,质量为m的火车运行的速率应该多大?火车拐弯应以规定速度行驶G火车拐弯2当火车行驶速率v>v0时当火车行驶速率v<v0时GFNFN′GFNFN′外轨对轮缘有侧压力内轨对轮缘有侧压力火车拐弯2列车速度过快，造成翻车事故例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d=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为多少？(θ

较小时tan

θ

=sinθ

)θ火车拐弯2FNmgFθh由力的关系得:由向心力公式得:由几何关系得:由于θ

很小，所以tanθ

≈sinθmd火车拐弯2飞机转弯:类似于火车转弯GFFn火车拐弯2汽车过桥3问题1：汽车过拱形桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？mgFNv2Rv2RFN

＝mg－mv2RF压＝FN

＝mg－m汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重FN

＜mgmg－FN＝m汽车过桥3v2Rmg＝m当FN

=0

时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态v2RFN

＝mg－m问题2：汽车过拱形桥时，运动速度变大，车对凸桥的压力如何变化？mgFN

FN＝0

时，汽车的速度为多大？汽车过桥3问题3：汽车过凹形桥时，在最低点时，车对凹桥的压力又怎样？FNmgv2RFN

＝mg+

mv2RF压＝FN

＝mg+

mv2RFN－mg＝m汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于超重FN

＞mg若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？汽车过桥3思考与讨论赛车为什么会腾空而起？为什么在后面路段颠簸的厉害？

每一段高低起伏的路面可以看成一个个圆弧路面构成，那么车的运动就可以看成圆周运动。

当以速度v通过最高点、最低点时汽车对地面的压力分别是多少？GFNGFN汽车过桥3思考与讨论

当以速度v通过最高点、最低点时哪个位置容易脱离地面，哪个位置容易爆胎？GFNGFN汽车过桥3用模拟实验验证分析注意观察指针的偏转大小汽车过桥3思考与讨论

地球可以看作一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径R（约为6400km）。地面上有一辆汽车在行驶，所受重力G＝mg，地面对它的支持力是FN。根据上面的分析，汽车速度越大，地面对它的支持力就越小。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0？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？描述的场景其实已经实现了，不过不是在汽车上，而是在航天器中。航天器中的失重现象4当时，座舱对他的支持力FN=0，航天员处于完全失重状态。在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中的宇航员，除了地球引力外，还可能受到飞船座舱对他的支持力FN：失重航天器中的失重现象4航天器中的失重现象4分析上面视频中运动产生的原因（条件）？离心运动5设质量为m的物体，沿半径为R的圆周做匀速圆周运动，线速度为v，运动中受到指向圆心的外力的合力为F，如图所示．匀速圆周运动(1)如果合外力F恰好等于向心力，即F＝F向心，物体将怎样运动？(2)如果运动中合外力F突然消失，即F＝0，物体将怎样运动？保持匀速直线惯性(3)假设运动中合外力F减小了，即F<F向心，以致它不足以提供做线速度为v、半径为R的圆周运动所需的向心力，你能推测出物体的运动轨迹吗？离心运动离心运动5OF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、