物理：58《生活中的圆周运动》PPT.ppt

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1、一、铁路的弯道,火车转弯时实际是在做圆周运动，那么火车转弯时是如何获得向心力的？,（1）火车转弯处内外轨无高度差,外轨对轮缘的弹力F就是使火车转弯的向心力,外轨和外轮之间的磨损大，铁轨容易受到损坏。,结合生活实例，思考应该如何解决这一实际问题？,（2）转弯处外轨高于内轨,根据牛顿第二定律,外轨对外轮缘有弹力,内轨对内轮缘有弹力,应该如何解决这一实际问题,1、火车转弯时向心力是水平的,从这个例子我们进一步知道：,2、向心力是按效果命名的力，如果认为做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用，还要再受到一个向心力，那就不对了。,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

2、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,如图所示，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?,（,二、拱形桥,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,拱形桥,当汽车对桥的压力刚为零时，汽车的速度有多大？当汽车速度大于这个速度时，会发生什么现象？,结论：v0=时，压力为零。汽车做平抛运动。,(二)、凹形桥,质量为m的汽车在凹形桥上以速度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低点时对桥的

3、压力速度越大压力越大还是越小？,（,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,课本P27页第三题。,该“思考与讨论”中描述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,三、航天器中的失重现象,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试求:1、座舱

4、对宇航员的支持力?2、此时飞船的速度多大?3、通过求解你可以得出什么结论?（怎样理解失重现象？）,航天器绕地球做近似地匀速圆周运动，此时重力提供了向心力。航天器中的人随航天器一起做匀速圆周运动，其向心力也是由重力提供的，此时重力完全用来提供向心力，不对其他物体产生压力，即里面的人和物处于完全失重状态。,离心运动的应用,四、离心运动,1、做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动？为什么？2、如果物体受到的合外力不足以提供向心力，它会怎样运动？为什么？,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的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。这种运动叫做离心运动。,1

5、、离心运动：,2、物体作离心运动的条件：,离心运动的应用,1、离心干燥器的金属网笼,利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉的装置,解释：,o,Fmr,2,F,当网笼转得比较慢时，水滴跟物体的附着力F 足以提供所需的向心力F 使水滴做圆周运动。当网笼转得比较快时，附着力 F 不足以提供所需的向心力 F，于是水滴做离心运动，穿过网孔，飞到网笼外面。,2、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。,要使原来作圆周运动的物体作离

6、心运动，该怎么办？,？问题一：,A、提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力。,B、减小合外力或使其消失,离心运动的危害,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的向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故。,？问题二：,要防止离心现象发生，该怎么办？,A、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,B、增大合外力，使其达到物体作圆周运动时所需的向心力,巩固练习：,B,、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、

7、减小汽车与路面间的摩擦 A、a、b B、a、c C、b、d D、b、c,D,3、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,竖直平面内的圆周运动临界问题,一、没有支撑：（绳、圆环内侧）,问题：1、小球能通过最高点的临界速度？2、能通过最高点的条件？,练习一：,绳系着装有水的桶，在竖直平面内做圆周运动，水的质量为0.5Kg，绳长60Cm，求：（1）最高点水不流出的最小速率；（2）水在最高点速率为3m/s时，水对桶底的

8、压力。,竖直平面内的圆周运动临界问题,二、有支撑：（杆、圆管内、拱形桥）,问题：1、小球能通过最高点的临界速度？2、杆对小球什么时候提供支持力？什么时候提供拉力？,练习二：,长L=0.4m，质量可忽略的细杆，其下端固定于O点，上端连接着一个质量为2千克的小球A，A绕O点做圆周运动，在A 通过最高点时，（1）杆恰好不受力，求小球最高点的速度。（2）杆的弹力为16牛，求小球在最高点的速度（g=10m/s2),一、铁路的弯道 1讨论向心力的来源：2外轨高于内轨时重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力3讨论：为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限铡?二、拱形桥1思考：汽车过拱形桥时，对桥面的压力与重

9、力谁大?2圆周运动中的超重。失重情况三、航天器中的失重现象四、离心运动1离心现象的分析与讨论2离心运动的应用和防止,通过本节课的学习我们知道：,如图689所示，圆弧形拱桥AB的圆弧半径为40 m，桥高l0m，一辆汽车通过桥中央时桥受压力为车重的1/2，汽车的速率多大?若汽车通过桥中央时对桥恰无压力，汽车的落地点离AB中点P多远?,例:A、B两球质量分别为m1与m2，用一劲度系数为K的弹簧相连，一长为l1的细线与m1相连，置于水平光滑桌面上，细线的另一端拴在竖直轴OO上，如图所示，当m1与m2均以角速度绕OO做匀速圆周运动时，弹簧长度为l2。求：此时弹簧伸长量多大？绳子张力多大？,现在有一种叫做

10、“魔盘”的娱乐设施（如图），“魔盘”转动很慢时，盘上的人都可以随盘一起转动而不至于被甩开。当盘的转速逐渐增大时，盘上的人便逐渐向边缘滑去，离转动中心越远的人，这种滑动的趋势越厉害。设“魔盘”转速为6转/分，一个体重为30 kg的小孩坐在距离轴心1 m处（盘半径大于1 m）随盘一起转动（没有滑动）。这个小孩受到的向心力有多大？这个向心力是由什么力提供的？,例3用细线拴着一个小球，在光滑水平面上作匀速圆周运动，有下列说法,其中正确的是（）A小球线速度大小一定时，线越长越容易断B小球线速度大小一定时，线越短越容易断C小球角速度一定时，线越长越容易断D小球角速度一定时，线越短越容易断,例4、人造卫星的

11、天线偶然折断，那么()(A)天线将作自由落体运动，落向地球；(B)天线将作平抛运动，落向地球；(C)天线将沿轨道切线方向飞出，远离地球；(D)天线将继续和卫星一起沿轨道运转。,例5杆长为L，球的质量为m，杆连球在竖直平面内绕轴O自由转动，已知在最高点处，杆对球的弹力大小为F=1/2mg，求这时小球的即时速度大小。,解：小球所需向心力向下，本题中 F=1/2mgmg，所以弹力的方向可能向上，也可能向下。,若F 向上，则,若F 向下，则,1、我已经理解和掌握了可以用线速度、角速度、转速和周期等来描述做圆周运动物体的运动快慢；2、匀速圆周运动的动力学特征：FnF合运动学特征：V大小不变。3、向心力是效果力，学会受力分析向心力来源。4、求向心力的两个途径：牛顿运动定律的两类问题,请同学们回顾并叙述出对于圆周运动你已经理解和掌握了哪些基本知识,F合=mgtanmgsin=mgh/L由牛顿第二定律得：F合=man 所以mgh/L=m即火车转弯的规定速度v0=,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,