生活中的圆周运动定稿.ppt
第七节 生活中的圆周运动,教学目标,物体作圆周运动的条件,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,F,“供需”平衡 物体做圆周运动,本节课,牛顿第二定律F=ma的应用,生活中的圆周运动,圆周运动(Circular motion),铁路的弯道,火车车轮的构造,火车车轮有突出的轮缘,背景问题1、火车转弯：,背景问题1、火车转弯：,小组合作探究,1、在水平轨道上匀速行驶的火车转弯时什么力给它提供向心力？火车做圆周运动的圆心位置？这样造成的危害是什么？2、为了使铁轨不受到损坏，在铁轨铺设方面，应该采取怎样的措施呢？3、当外轨高于内轨时，什么力给火车提供向心力？火车作圆周运动的圆心的位置？列出牛顿第二定律的表达式？4、当实际速度大于或小于 时，火车与哪一侧轨道相挤压？,c：由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨甚至发生事故。,1、若内外轨道一样高时,a：此时火车受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。,b：外轨对轮缘的弹力F提供向心力 F=F向,F=mv2/R,铁路的弯道,生活中的圆周运动,圆周运动(Circular motion),(2)外轨高于内轨时转弯,此为火车转弯时的设计速度,背景问题1、火车转弯：,思考：火车实际的速度大于或小于此速度会出现什么现象？,F合=mgtan=mv2/R,1、当火车行驶速率 时，F=F向即供=需，内外轨道对轮缘都没有压力,3、当火车行驶速率 时，FF向即供需，内轨道对轮缘有侧压力,2、当火车行驶速率 时，FF向即供需，外轨道对轮缘有侧压力,列车速度过快，造成翻车事故,试分析事故发生的原因？,学以致用,思考：1、汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢？2.汽车转弯时为什么要减速?,拓展：汽车转弯,mg,N,f静,背景问题2：汽车过桥,黄石长江大桥,泸定桥,小组合作与讨论,1、质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力,3、下面自己分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车的重力大些还是小些?,2、试分析一下，当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生呢？,4、我们开车过凹型桥时是提速还是减速?若速度太快会出现什么现象？,5、为什么我们生活中常见的是拱形桥？,拓展:质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径为r的凹形桥面,如图所示,求汽车在最低点时对桥面的压力是多大?,解:汽车通过底部时,受力如图:,由牛顿第二定律:,由牛顿第三定律：,超重,故压力大于重力，速度越大，对地面压力越大,凹形桥,解:汽车通过桥顶时,受力如图:,O,r,由牛顿第二定律:,由牛顿第三定律:,失重,汽车的速度v越大，对桥的压力就越小。当桥受到的压力等于零，合外力等于重力。若合外力不能提供汽车做圆周运动的向心力，则汽车会飞出去。汽车过桥时一般都会有一个限速，规定汽车的速度不能大于这个限速，就是因为上面的原因。,拱形桥,eg1.一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,生活中的圆周运动,圆周运动(Circular motion),D,可能飞离路面的地段应是？,当堂练习,拓展：杂技“水流星”,使盛水的小桶在竖直平面内做圆周运动，要使水在小桶转到最高点时不从小桶内流出来，这时小桶的线速度至少应多大？（设绳长为L）,总结生活中有很多运动都可以看作圆周运动，解决这类问题的关键就是,处理圆周运动问题的一般步骤：,选准研究对象进行受力分析。,（2）明确对象，找出圆周平面，确定圆心和半径；,（1）进行受力分析，画出受力分析图;,（3）求出在半径方向的合力，即向心力；,（4）用牛顿第二定律 结合匀速圆周 运动的特点列方程求解。,F=ma,思考与讨论,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？,思考与讨论,背景问题三：航天器中的失重现象,假设宇宙飞船总质量为M，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径r，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力mg试求座舱对宇航员的支持力为零时飞船的速度多大?通过求解，你可以判断此时的宇航员处于什么状态（超重或失重）。,对宇航员，重力提供向心力：mg=mv2/r由此可以得出,宇航员处于完全失重状态,此时人对座椅的压力为零,当“供”“需”平衡时，物体做圆周运动,小结,想一想：当“供”“需”不平衡时，物体将如何运动呢？,离心抛掷,离心脱水,离心分离,离心甩干,背景问题四离心运动,F合=m2r，物体做匀速圆周运动,F合m2r，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。,2、条件：,0 F合m2r,供需,2、请举例说明生活中，有哪些现象是由于离心运动而造成了危害？,1、请举例说明生活中，有哪些现象应用了离心运动？,离心运动的应用,当脱水筒转得比较慢时，水滴跟物体的附着力F足以提供所需的向心力使水滴做圆周运动。当脱水筒转得比较快时，附着力F 不足以提供所需的向心力，于是水滴做离心运动，穿过小孔，飞到脱水筒外面。,利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉,制作棉花糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，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，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。,汽车在公路转弯处要限速,1、在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了()A减轻火车轮子挤压外轨B减轻火车轮子挤压内轨C使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需向心力D限制火车向外脱轨,ACD,达标训练,2、如图687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(),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,3、汽车在倾斜的弯道上拐弯，弯道的倾角为，半径为r，则汽车完全不靠摩擦力转弯的速率是（提示：转弯半径是水平的）()A B C D,4、为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”的现象，可以：()a、增大汽车转弯时的速度 b、减小汽车转弯时的速度 c、增大汽车与路面间的摩擦 d、减小汽车与路面间的摩擦 A、a、b B、a、c C、b、d D、b、c,D,5、下列说法中错误的有：（）A、提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干B、转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心C、为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过允许的最大转速D、离心水泵利用了离心运动的原理,B,
