64生活中的圆周运动课件高一下学期物理人教版2

第六章圆周运动6.4生活中的圆周运动人教版（2019）授课人：2022-2023学年高中物理同步备课必修第二册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的应用向心力公式深化理解1、火车转弯是什么力提供向心力？思<1>火车车轮构造铁轨踏面轮缘O<2>内轨，外轨一样高时，什么力提供火车所需的向心力？外轨内轨<3>火车质量、速度比较大，故所需向心力也很大。挤压的后果会怎样?

铁路的弯道——外轨高于内轨<1>轨迹圆心在哪？<2>如何适当选择内外轨高度差？<3>如何增大弯道的设计速度？<4>若火车的速度大于或小于这个设计速度时，是否会发生危险？(1)、当火车行驶速率

时，Fn=F合，内外轨道都不受挤压，对两轮缘都没有压力(3)、当火车行驶速率

时，Fn=F合-F侧，内轨道受到挤压对轮缘有侧压力(2)、当火车行驶速率

时，Fn=F合+F侧，外轨道受到挤压对轮缘有侧压力在实际生活中，铁路修好后θ（h、L）、r是确定的，所以火车转弯的安全速度也为定值F合＝mgtanθ总结西班牙超速列车脱轨事件OmgFNf汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢?汽车转弯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。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: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——外高内低汽车转弯时的措施：把转弯处的道路修成外高内低。（高速路和赛道）GFNF向Fn飞机转弯:类似于火车转弯GFFn拱形桥（凸形桥）凹形桥水平桥问题：汽车过拱形桥时，速度为v，拱桥半径为R，在最高点时，求凸桥对汽车的支持力FN？思考与讨论问题：汽车过凹形桥时，速度为v，凹桥半径为R，在最低点时，求凹桥对汽车的支持力FN？思考与讨论航天器中的失重现象03

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？……mg思考与讨论

地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径R=

6400km，若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力会变成零FN=0？此时司机处于完全失重状态。由得想一想想一想：什么维持近地航天器做圆周运动？万有引力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.如果地球的引力突然消失，航天器将做什么样的运动呢？想一想离心运动04OF合=mω2r，F合＜mω2r，F

合=0，1、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供<需物体沿切线方向飞出远离圆心物体做匀速圆周运动物体做逐渐远离圆心的运动(1)当F＝mω2r时，物体做匀速圆周运动；(2)当F＝0时，物体沿切线方向飞出；(3)当F＜mω2r时，物体逐渐远离圆心；(4)当F＞mω2r时，物体逐渐靠近圆心。理解：（1）物体做离心运动，并不是受到“离心力”作用，更不是“离心力”大于向心力，而是外界提供的向心力不足或突然消失。（2）离心运动不是沿着半径背离圆心的运动，而是沿着切线或曲线离心的运动。结论离心运动的应用离心抛掷离心甩干离心脱水离心分离(1)离心运动的应用①甩干雨伞上的水滴②链球运动

在田径比赛中,链球项目就是得用离心现象来实现投掷的。链球的投掷是通过预摆和旋转来完成的,运动员手持链球链条的一端,在链球高速旋转时,突然松手,拉力消失,链就沿切线方向飞出去。

在雨天,我们可以通过旋转雨伞的方法甩干雨伞上的水滴,旋转时,当转动快到一定的程度时,水滴和雨伞之间的附着力满足不了水滴做圆周运动所需的向心力,水滴就会做远离圆心的运动而被甩出去。

把湿布块放在离心干燥器的金属网笼里,网笼转得比较慢时,水滴跟物体的附着力F足以提供所需要的向心力,使水滴做圆周运动,当网笼转的比较快时,附着力

F

不足以提供所需要的向心力,于是水滴做离心运动,穿过网孔,飞到网笼外面。洗衣机的脱水筒也是利用离心运动把湿衣服甩干的。③离心干燥器oF<mω2rFv、制作“棉花”糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒相似，往内筒加入白砂糖，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就会迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。

“离心浇铸”技术模具绕一固定轴旋转，当达到500转每分时，将融化了的液态金属倒入其中，它将以巨大的惯性离心力向模具壁紧压，同时夹杂在液态金属里的气体和熔渣，由于其密度远小于液态的金属，因此它们将从金属里被分离出来。按此法浇铸出的金属零件密实、均匀、不含气泡和裂痕，大大提高了使用寿命。

啤酒何以清澈透亮？

原来这也与离心分离密切相关。因为麦汁中含有一种极不稳定的冷凝固物，应尽量减少其含量才能保证啤酒不出现冷混浊现象。然而，这种冷凝固物的粒子极为微小，直径仅有0.1―0.5微米，很难除净。但若采用高速离心机进行分离处理，就比较容易实现净化。因为这种粒子虽然微小，但由于存在密度差，一旦进入强大的离心力场后，二者立即“分道扬镳”，从而可以很容易地把冷凝固粒子剔除。从蔗糖水溶液中分离蔗糖，也需依靠离心沉降方法。当离心机转得比较慢时，缩口的阻力F足以提供所需的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运动。当离心机转得相当快时，阻力F不足以提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。

离心沉淀器要使原来作匀速圆周运动的物体作离心运动，该怎么办？1、提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力.2、减小合外力或使其消失.供＝需供<需想一想赛道设计离心运动的危害与防止交通限速课堂小结火车转弯汽车过桥失重现象离心运动

当v＜gRtanθ

：

当v＞gRtanθ

：轮缘受到外轨向内的弹力轮缘受到内轨向外的弹力FN<mg:失重FN>mg:超重做离心运动的条件：1.如图所示，光滑水平面上，质量为

m的小球在拉力

F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P

点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法中正确的是(

)BC若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb

做离心运动B.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb

做离心运动C.若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动D.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc

做近心运动2.如图所示，光滑圆盘中心有一个小孔，用细绳穿过小孔，两端各系一小球A、B，A、B等质量，盘上的小球A

做半径为r=20cm的匀速圆周运动，若要保持B

球静止，A

球的角速度多大？ABFF解：对于A，根据牛顿第二定律F=mω2r对于B，F=mg解得3.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D4．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典例分析05【练习1】（2022秋·重庆市育才中学高一期末）（多选）在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨。如图所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，两轨所在面的倾角为θ，则（）A．该弯道的半径B．当火车质量改变时，规定的行驶速度大小不变C．当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压D．当火车速率小于v时，外轨将受到轮缘的挤压【参考答案】AB【练习2】汽车在过凹凸路面时，都会做减速操作，如图A、B分别是一段凹凸路面的最高点和最低点，若把汽车视作质点，则下列说法正确的是（）A．汽车行驶到A点时，处于超重状态，如果采取加速操作会使车胎受到更大的压力B．汽车行驶到B点时，处于超重状态，如果采取加速操作会使汽车飞离路面C．汽车行驶到A点时，处于失重状态，如果采取减速操作会增加车胎与路面间的弹力，使得行驶更加稳定安全D．汽车行驶到B点时，处于失重状态，如果采取减速操作会增加车胎与路面间的弹力，使得行驶更加稳定安全【参考答案】C【练习3】翻滚过山车是一种非常刺激而有趣的游乐项目。如图甲所示，小刚同学所坐的翻滚过山车正在下行中，如图乙所示，他此时所做的运动及所受合力的可能方向分别是（）A．匀速圆周运动、沿F1方向 B．匀速圆周运动、沿F2方向C．加速圆周运动、沿F3方向 D．减速圆周运动、沿F2方向【参考答案】C【练习4】（2023秋·长春外国语高一期末）（多选）若将短道速滑运动员在弯道转弯的过程看成在水平冰面上的一段匀速圆周运动，转弯时冰刀嵌入冰内从而使冰刀受与冰面夹角为θ（蹬冰角）的支持力，不计一切摩擦，弯道半径为R，重力加速度为g。以下说法正确的是（）A．地面对运动员的作用力与重力与重力大小相等B．武大靖转弯时速度的大小为C．若武大靖转弯速度变大则需要减小蹬冰角D．武大靖做匀速圆周运动，他所受合外力保持不变【参考答案】BC【练