1、,5-7生活中的圓周運動,請根據(jù)你的生活經(jīng)驗思考,汽車在經(jīng)過彎道時都會？如果不這樣將可能發(fā)生？你有什么更好的解決方案嗎？ 你留意過公路急轉(zhuǎn)彎處的路面情況嗎？ 你騎自行車急轉(zhuǎn)彎時身體可能會做怎樣的調(diào)節(jié)？摩托車比賽轉(zhuǎn)彎時，你留意過賽手身體的姿勢嗎？,分析做圓周運動的物體受力情況,提供向心力,受力分析,Ff,FN+mg,F合,“供需”平衡 物體做勻速圓周運動,提供物體做勻速圓周運動的力F合,物體做勻速圓周運動所需的力Fn,向心力公式的實際應(yīng)用,從“供” “需”兩方面研究做圓周運動的物體,1.火車轉(zhuǎn)彎：,火車在平直軌道上勻速行駛時，所受的合力等于0，那么當火車轉(zhuǎn)彎時，我們說它做圓周運動，那么是什么力提

2、供火車的向心力呢？,車輛轉(zhuǎn)彎,鐵路的彎道,火車車輪的構(gòu)造,火車車輪有突出的輪緣,FN,F,G,鐵路的彎道,(1)內(nèi)外軌道一樣高時轉(zhuǎn)彎,火車車輪受三個力：重力、支持力、外軌對輪緣的彈力.,外軌對輪緣的彈力F提供向心力F=F向,由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的,且由于火車質(zhì)量很大,故輪緣和外軌間的相互作用力很大,易損壞鐵軌.,怎么辦?,o,火車轉(zhuǎn)彎外軌略高于內(nèi)軌,重力G 和支持力N 的合力提供提供向心力,(2)、外軌略高于內(nèi)軌：,火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力的方向是在水平方向上還是在與斜面平行的方向上？,1、火車的速度為多大時軌道對輪緣無擠壓？,F合mg tan,G,FN,F,G,FN,F,輪緣受到外

3、軌向內(nèi)的彈力。,輪緣受到內(nèi)軌向外的彈力。,火車轉(zhuǎn)彎時的速度太大行嗎？火車以怎樣的速度轉(zhuǎn)彎最好呢？,例：火車以半徑R= 900 m轉(zhuǎn)彎，火車質(zhì)量為8105kg ，內(nèi)外軌道的高度差為0.14m，火車軌距L=1.4 m，要使火車通過彎道時僅受重力與軌道的支持力，火車應(yīng)該以多大的速度轉(zhuǎn)彎？ （較小時，tan=sin，g取10m/s2）,=30m/s,汽車轉(zhuǎn)彎 在水平路面上轉(zhuǎn)彎,轉(zhuǎn)彎時所需的向心力與轉(zhuǎn)彎時的速率及半徑有關(guān)，如果轉(zhuǎn)彎時的速率過大，靜摩擦力將不能滿足轉(zhuǎn)彎需要，汽車將側(cè)滑。,受力分析,車受重力mg及路面的彈力FN作用 這兩個力的合力F水平并指向圓周彎道的圓心，充當向心力，由圖可知:Fmgtan

4、,依據(jù)牛頓第二定律有,mgtan,汽車轉(zhuǎn)彎什么方案更好？,為了防止汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時出現(xiàn)“側(cè)滑”的現(xiàn)象，可以：( ) a、增大汽車轉(zhuǎn)彎時的速度 b、減小汽車轉(zhuǎn)彎時的速度 c、增大汽車與路面間的摩擦 d、讓路面向內(nèi)側(cè)略傾斜,汽車轉(zhuǎn)彎及時練,飛機轉(zhuǎn)彎,G,N,Fn,你知道飛機轉(zhuǎn)彎是什么樣子的嗎？,機翼的傾斜程度與轉(zhuǎn)彎速度有什么關(guān)系？,二、豎直平面內(nèi)的圓周運動,例、汽車質(zhì)量為m，通過橋最高點速度為v，橋半徑 為r，求汽車在橋頂時對路面的壓力是多大？,1、拱型橋,二、豎直平面內(nèi)的圓周運動,當,1.求汽車以速度v過半徑為r 的拱橋時對拱橋的壓力？,【解】G和N的合力提供汽車做圓周運動的向心力，由牛頓

5、第二定律得：,可見汽車的速度越大對橋的壓力越小。,時汽車對橋的壓力為零。（臨界速度） 由于豎直向下，屬失重現(xiàn)象。,當大于臨界時，汽車做什么運動？,平拋運動,瀘定橋,2.求汽車過凹形路段最低點時對路面的壓力？,【解】G和N的合力提供汽車做圓周運動的向心力，由牛頓第二定律得：,可見汽車的速度越大對橋的壓力越大。 由于豎直向上，屬超重現(xiàn)象。,比較三種橋面受力的情況,G,G,G,N,N,N,思考與討論,地球可以看作一個巨大的拱型橋，其半徑就是地球半徑R（R=6400km），若汽車不斷加速，則地面對它的支持力就會變小，汽車速度多大時，支持力會變成零？,繩球模型 如圖所示，小球在豎直平面內(nèi)做圓周運動過最高

6、點情況，軟繩（或軌道）對小球只能產(chǎn)生拉力（或壓力）的作用，小球在最高點時,二、豎直平面內(nèi)的圓周運動,當 “供”“需”平衡時，物體做圓周運動,1.一輛卡車在丘陵地勻速行駛,地形如圖所示,由于輪胎太舊,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段應(yīng)是( ) A. a處 B. b處 C. c處 D. d處,拱形橋和凹形橋,D,2.一輛質(zhì)量為4t的汽車駛過半徑為50m的凸形橋面時,始終保持5m/s的速率.汽車所受的阻力為車對橋面壓力的0.05倍.通過橋的最高點時汽車牽引力是多少N.(g=10m/s2),一根繩子系者一個盛水的杯子，演員掄起繩子，杯子就在豎直面內(nèi)做圓周運動，到最高點時，杯口朝下，但杯中的水不會流下來，

7、為什么呢？,當杯子以速度v轉(zhuǎn)過最高點時，杯中水的向心力的方向向下.,長L=0.5m，質(zhì)量可忽略的桿，其下端鉸接于O點上端連接著一個小球A，A的質(zhì)量為m=2kg，它繞O點做圓周運動，如圖，在A通過最高點時，求下列兩種情況下，桿受A的力：1、A的速率為1m/s， 2、A的速率為4m/s。 3、如果桿換成輕繩，求A能通過最高點的條件。,如圖，有一個半徑為R的圓弧形軌道，滑塊A、B分別從軌道上面和下面沿軌道滑動，如果要求它們在最高點處不離開軌道，對它們在最高點的速率有什么限制？,在豎直平面內(nèi)放置的內(nèi)徑為r的環(huán)形光滑管，環(huán)的半徑為R（Rr），有一質(zhì)量為m的球可在管內(nèi)運動。當小球恰能沿圓周運動到最高點時其

8、速度是多大？若在最高點的速度分別為v1、v2，則管對球的作用力如何？,如圖，內(nèi)壁光滑的導管彎成圓周軌道豎直放置，其質(zhì)量為2m，小球質(zhì)量為m，在管內(nèi)滾動，當小球運動到最高點時，導管剛好要離開地面，此時小球速度多大?（軌道半徑為R）,一根長為L的輕質(zhì)硬桿，兩端各固定一質(zhì)量為m的小球?，F(xiàn)以桿的中點為軸心，使兩小球在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動，其周期T2L/g。在如圖所示豎直位置時，桿對兩球的作用力。,答案: A球:mg/2 B球:3mg/2,三：航天器中的失重現(xiàn)象,航天員在航天器中繞地球做勻速圓周運動時，航天員只受地球引力，引力為他提供了繞地球做勻速圓周運動所需的向心力F=mv2/R,所以處于失重狀態(tài)。,航

9、天器繞地球做勻速圓周運動，假設(shè)它的線速度的大小為v ，軌道半徑近似等于地球半徑R ，航天員受到的地球引力近似等于他在地面測得的體重mg 。,正是由于地球引力的存在，才使航天器連同其中的人和物體繞地球做圓周運動。,有人把航天器失重的原因說成是它離地球太遠，從而擺脫了地球引力，這種說法對嗎？,求：座艙對航天員的支持力為多少？,做圓周運動的物體，由于本身的慣性，總有沿著圓周切線方向飛去的傾向.,當F= 0時，物體沿切線方向飛出,四、離心運動,1.離心運動：做勻速圓周運動的物體，在所受合力突然消失，或者不足以提供圓周運動所需的向心力的情況下，就做逐漸遠離圓心的運動。,2.物體作離心運動的條件：,F合

10、F向心力,思考問題？,F合 = F向心力 做什么運動？,F合 = 0 做什么運動？,F合 F向心力 做什么運動？,F合 F向心力 做什么運動？,圓周,近心,切線,遠離,離心運動 做圓周運動的物體，在所受合外力消失或不足以提供所需的向心力時，就做逐漸遠離圓心的運動，這種運動叫做離心運動 3.說明：物體做離心運動的根本原因是“慣性”造成的,4.離心運動的應(yīng)用,1）、離心干燥器,2）、洗衣機脫水桶,3）、用離心機把體溫計的水銀柱甩回下面的液泡內(nèi),4.離心運動的應(yīng)用,4）、制作“棉花”糖,5.、離心運動的防止：,1）、在水平公路上行駛的汽車轉(zhuǎn)彎時,F m,r,2,F,汽車,在水平公路上行駛的汽車，轉(zhuǎn)彎

11、時所需的向心力是由車輪與路面的靜摩擦力提供的。如果轉(zhuǎn)彎時速度過大，所需向心力F大于最大靜摩擦力Fmax，汽車將做離心運動而造成交通事故。因此，在公路彎道處，車輛行駛不允許超過規(guī)定的速度。,賽道的設(shè)計,5.、離心運動的防止,2)、高速轉(zhuǎn)動的砂輪、飛輪等,做圓周運動的物體，由于本身的慣性，總有沿著圓周切線方向飛去的傾向.,小結(jié),當F=m2r時，物體做勻速圓周運動,當F= 0時，物體沿切線方向飛出,當Fm2r時，物體逐漸遠離圓心,當Fm2r時，物體逐漸靠近圓心,常見的離心干燥器等都是利用離心運動。,向心、圓周、離心運動,“供”“需”是否平衡決定物體做何種運動,供,提供物體做圓周運動的力,需,物體做勻速圓周運動所需的力,F=,F,F,1、要使原來做勻速圓周運動的物體做離心運動，可以怎么辦？,A、提高轉(zhuǎn)速，使所需的向心力大于能提供 的向心力 B、減小或消失合外力,思考并討論,（三）離心現(xiàn)象,（離心現(xiàn)象,1.在水平鐵路轉(zhuǎn)彎處,往往使外軌略高于內(nèi)軌,這是為了( ) A.減輕火車輪子擠壓外軌 B.減輕火車輪子擠壓內(nèi)軌 C.使火車車身傾斜，利用重力和支持力的合力提供轉(zhuǎn)彎所需向心力 D.限制火車向外脫軌,鐵路的彎道,ACD,2.若火車按鐵路規(guī)定速率轉(zhuǎn)彎時,內(nèi)、外軌對車輪皆無側(cè)向壓力,則下列說法中正確的是（ ） A.當火車以小于規(guī)定速率轉(zhuǎn)彎時,僅內(nèi)軌對車輪有側(cè)壓力 B.當火車以大于規(guī)定速