(上课用)5.7生活中的圆周运动(上课用).ppt

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1、第8节生活中的圆周运动自行车转弯时，稍一倾斜就过去了，摩托车转弯倾斜度要大一些。摩托赛车时转弯，倾斜度更大，几乎倒在地上。问：什么力提供向心力？向心力与倾斜度有关吗？有何关系？背景问题1：摩托车转弯解析：以人为研究对象转弯时，人随车一起做圆周运动，他的向心力由重力和支持力的合力提供。人的速度越快,就需要人的倾斜度越大，即倾角θ越大，获得的向心力就越大。G人N人FθO背景问题2、火车转弯：火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于0，那么当火车转弯时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供火车的向心力呢？c：由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产

2、生的，且由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨。1、若内外轨道一样高时FNFGa：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。2、外轨略高于内轨：对实际问题进行抽象提炼并建立模型水平轨道模型弯曲轨道模型火车模型火车受到的支持力和重力的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力，减轻了轮缘与外轨的挤压。若这部分合力恰等于向心力，那火车此时的线速度的表达式是什么？思考：火车实际的速度大于或小于此速度会出现什么现象？θθ向心力NG背景问题3：汽车过桥为什么桥的外形都是凸起的而没有凹

3、陷的？这样的设计跟向心力又有怎么样的关系呢？汽车在拱桥上前进，桥面的圆弧半径为R，当它经过最高点时速度为v，分析汽车过桥的最高点时对桥面的压力？e:又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，所以a：选汽车为研究对象b：对汽车进行受力分析：受到重力和桥对车的支持力c：上述两个力的合力提供向心力、且向心力方向向下d：建立关系式：G-FN=2mvR且解析：理论分析：思考与讨论：1、根据上面的分析可以看出，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力越小。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？解析：由可知汽车的速度v越大，对桥的压力就越小

4、。当时，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。2、请你根据上面分析汽车通过凸形桥的思路，分析一下汽车通过凹形桥最低点时对桥的压力（如图）。这时的压力比汽车的重力大还是小？FG解析：2F=G+mvRF>GF–G=2mvRFN=G比较三种桥面受力的情况如图所示，汽车在倾斜的弯道上拐弯，弯道的倾角为θ，半径为r，则汽车完全不靠摩擦力转弯的速率是?（（图）设内外轨间的距离为L，内外轨的高度差为h，火车转弯的半径

5、为R，则火车转弯的规定速度为v0?F合=mgtanα≈mgsinα=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=同学们体会过乘车奔驰在高低不平的丘陵地带探险的滋味吗？VRRAB你现在正处于A或B地，有何感觉？背景问题4：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）O研究对象：水水在最高点受力情况如何？水恰不流出的条件是什么？受重力（压力为零）.列出表达式，计算.mg=mV2/LV=背景问题5航天器中的失重显现

6、宇航员处于完全是中的状态，这种现象与向心力又有怎么样的联系呢？与水流星的原理有什么一同？航天器中的失重现象地球可以看成一个巨大的拱形桥Ro极限速度分析：mgFNFN=Mg-FN=令FN=0，有：人处于完全失重状态背景问题6离心运动F１=0FF２绳栓着小球在水平面做匀速圆周运动时，小球所需的向心力由形变的绳产生的弹力提供。若m、r、ω一定，向心力F向=mω2r。若突然松手，小球将怎样运动？若绳的拉力F小于它做圆周运动的所需的向心力，小球将怎样运动？在实际中，有一些利用离心运动的机械，这些机械叫做离心机械。离心机械的种类很多，应用也很广。例

7、如，离心干燥（脱水）器，离心分离器，离心水泵。离心现象事例：离心干燥器离心现象有时也会带来危害。离心运动的利用和防止1、应用：离心脱水器等2、防止：汽车转弯，高速砂轮限速等问题：汽车转弯时速度过大，会应离心运动造成事故。如果汽车行驶在平地上，已知地面与轮胎之间的摩擦因素为μ，当转弯半径为r时，最大的速度不能超过多少？背景问题6：飞车走壁马戏团演员在表演飞车走壁时，人车在一个水平面上沿竖直粗糙墙壁上做匀速圆周运动，人车为什么不下滑？是什么力提供人车的向心力？1.确定作圆周运动的物体作为研究对象。2.确定作圆周运动的轨道平面、圆心位置和半径

8、。3.对研究对象进行受力分析画出受力示意图。4.运用平行四边形定则或正交分解法（取向心加速度方向为正方向）求出向心力F。5.根据向心力公式，选择一种形式列方程求解解圆周运动问题的基本步骤课堂练习课堂练习航天