生活中的圓周運(yùn)動(dòng)ppt課件

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,,,高中物理·必修2·人教版,7 生活中的圓周運(yùn)動(dòng),[目標(biāo)定位] 1.會(huì)分析具體圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題中向心力的來(lái)源，能解決生活中的圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題． 2．了解航天器中的失重現(xiàn)象及原因． 3．了解離心運(yùn)動(dòng)及物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件，知道離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用及危害．,一、鐵路的彎道 1．運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)實(shí)際是在做_____運(yùn)動(dòng)，因而具有向心加速度，由于其質(zhì)量巨大，所以需要很大的_____力． 2．向心力來(lái)源 在修筑鐵路時(shí)，要根據(jù)彎道的_____和規(guī)定的_________ ，適當(dāng)選擇內(nèi)外軌的高度差，使轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力幾乎完全由_______和__________的合力提供．如圖5－7－1.,圓周,向心,半徑,行駛速度,重力G,支持力FN,圖5－7－1 想一想 在彎道處，火車(chē)行駛速度大于規(guī)定的速度時(shí)，是外軌還是內(nèi)軌易受損？ 答案 外軌,二、拱形橋 1．汽車(chē)過(guò)凸形橋(如圖5－7－2 甲),小于,圖5－7－2,2．汽車(chē)過(guò)凹形橋(如圖5－7－2 乙) 三、航天器中的失重現(xiàn)象 1．航天器在近地軌道的運(yùn)動(dòng),FN－mg,大于,mg,2．對(duì)失重現(xiàn)象的認(rèn)識(shí) 航天器內(nèi)的任何物體都處于_________狀態(tài)，但并不是物體不受重力．正因?yàn)槭艿街亓ψ饔貌攀购教炱鬟B同其中的乘員_____________．,mg－FN,0,完全失重,完全失重,環(huán)繞地球轉(zhuǎn)動(dòng),想一想 航天器中處于完全失重狀態(tài)的物體一定不受重力作用嗎？ 答案 受重力作用．處于完全失重狀態(tài)的物體仍受重力作用，重力提供向心力．,四、離心運(yùn)動(dòng) 1．定義：物體沿切線飛出或做_________圓心的運(yùn)動(dòng)． 2．原因：向心力突然_____或合外力____________所需向心力． 3．應(yīng)用：洗衣機(jī)的_______，制作無(wú)縫鋼管、水泥電線桿等． 想一想 物體做離心運(yùn)動(dòng)是不是因?yàn)槭茈x心力作用？ 答案 不是．物體做離心運(yùn)動(dòng)并不是物體受到離心力作用，而是外力不能提供足夠的向心力，所謂的“離心力”也是由效果命名的，實(shí)際并不存在．,逐漸遠(yuǎn)離,消失,不足以提供,脫水筒,一、火車(chē)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題 1．轉(zhuǎn)彎時(shí)的圓周平面：火車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的圓周平面是水平面，火車(chē)的向心加速度和向心力均是沿水平方向指向圓心．,圖5－7－3,3．速度與軌道壓力的關(guān)系 (1)當(dāng)v＝ v 0時(shí)，所需向心力僅由重力和彈力的合力提供，此時(shí)內(nèi)外軌道對(duì)火車(chē)均無(wú)擠壓作用． (2)當(dāng)v v 0時(shí)，外軌道對(duì)輪緣有側(cè)壓力． (3)當(dāng)v v 0時(shí)，內(nèi)軌道對(duì)輪緣有側(cè)壓力． 4．汽車(chē)、摩托車(chē)賽道拐彎處，高速公路轉(zhuǎn)彎處設(shè)計(jì)成外高內(nèi)低，也是盡量使車(chē)受到的重力和支持力的合力提供向心力．,【例1】 火車(chē)在半徑r＝900 m的彎道轉(zhuǎn)彎，火車(chē)質(zhì)量為8×105 kg，軌道寬為l＝1.4 m，外軌比內(nèi)軌高h(yuǎn)＝14 cm，為了使鐵軌不受輪緣的擠壓，火車(chē)的速度應(yīng)為多大？(α很小時(shí)，可以近似認(rèn)為tan α＝sin α；g取10 m/s2) 答案 30 m/s,解析 若火車(chē)在轉(zhuǎn)彎時(shí)鐵軌不受擠壓，即由重力和支持力的合力提供向心力，火車(chē)轉(zhuǎn)彎平面是水平面．火車(chē)受力如圖所示，由牛頓第二定律得：,二、汽車(chē)過(guò)橋問(wèn)題 1．分析汽車(chē)過(guò)橋這類(lèi)問(wèn)題時(shí)應(yīng)把握以下兩點(diǎn)： (1)汽車(chē)在拱橋上的運(yùn)動(dòng)是豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)． (2)向心力來(lái)源(最高點(diǎn)和最低點(diǎn))：汽車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)，重力和橋面的支持力的合力提供向心力．,【例2】 如圖5－7－4所示，質(zhì)量m＝2.0×104 kg的汽車(chē)以不變的速率先后駛過(guò)凹形橋面和凸形橋面，兩橋面的圓弧半徑均為20 m．如果橋面受到的壓力不得超過(guò)3.0×105 N，則： (1)汽車(chē)允許的最大速度是多少？ (2)若以所求速度行駛，汽車(chē)對(duì)橋面的最小壓力是多少？(g取10 m/s2),圖5－7－4,答案 (1)10 m/s (2)105 N,三、豎直面內(nèi)的繩、桿模型問(wèn)題 1．輕繩模型(最高點(diǎn)) 圖5－7－5 (1)繩(軌道)施力特點(diǎn)： 只能施加向下的拉力(或壓力),2．輕桿模型(最高點(diǎn)) 圖5－7－6 (1)桿(雙軌道)施力特點(diǎn)： 既能施加向下的拉(壓)力，也能施加向上的支持力． (2)動(dòng)力學(xué)方程：,(3)桿類(lèi)的臨界速度為v臨＝0.,【例3】 一細(xì)繩與水桶相連，水桶中裝有水，水桶與細(xì)繩一起在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖5－7－7所示，水的質(zhì)量m＝0.5 kg，水的重心到轉(zhuǎn)軸的距離l＝50 cm.(g取10 m/s2),圖5－7－7,(1)若在最高點(diǎn)水不流出來(lái)，求桶的最小速率； (2)若在最高點(diǎn)水桶的速率v ＝3 m/s，求水對(duì)桶底的壓力． 答案 (1)2.24 m/s (2)4 N,解析 分別以水桶和桶中的水為研究對(duì)象，對(duì)它們進(jìn)行受力分析，找出它們做圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力的來(lái)源，根據(jù)牛頓運(yùn)動(dòng)定律建立方程求解． (1)以水桶中的水為研究對(duì)象，在最高點(diǎn)恰好不流出來(lái)，說(shuō)明水的重力恰好提供其做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，此時(shí)桶的速率最?。?四、對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的理解 1．離心運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì) 離心運(yùn)動(dòng)實(shí)質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn)．做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，總有沿著圓周切線飛出去的趨向，之所以沒(méi)有飛出去，是因?yàn)槭艿较蛐牧Φ淖饔茫畯哪撤N意義上說(shuō)，向心力的作用是不斷地把物體從圓周運(yùn)動(dòng)的切線方向拉到圓周上來(lái)．一旦作為向心力的合外力突然消失或不足以提供向心力，物體就會(huì)發(fā)生離心運(yùn)動(dòng)． 2．合外力與向心力的關(guān)系如圖5－7－8所示,圖5－7－8,【例4】 下列有關(guān)洗衣機(jī)脫水筒的脫水原理說(shuō)法正確的是 ( ) A．水滴受離心力作用，而沿背離圓心的方向甩出 B．水滴受到向心力，由于慣性沿切線方向甩出 C．水滴受到的離心力大于它受到的向心力，從而沿切線 方向甩出 D．水滴與衣服間的附著力小于它所需的向心力，于是沿 切線方向甩出 答案 D,再見(jiàn),