湖南省長沙市高中物理 第五章 曲線運動 5.7 生活中的圓周運動課件 新人教版必修2.ppt

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1、,向心力公式的理解,【知識回顧】,,,,向心力公式的理解,提供物體做勻速圓周運動的力,,【知識回顧】,,,,,向心力公式的理解,提供物體做勻速圓周運動的力,物體做勻速圓周運動所需的力,,【知識回顧】,,,,,,,向心力公式的理解,提供物體做勻速圓周運動的力,“供需”平衡 物體做勻速圓周運動,物體做勻速圓周運動所需的力,【知識回顧】,,,,,,,,,向心力公式的理解,提供物體做勻速圓周運動的力,從“供”“需”兩方面研究做圓周運動的物體,“供需”平衡 物體做勻速圓周運動,物體做勻速圓周運動所需的力,【知識回顧】,1. 火車轉(zhuǎn)彎時有向心加速度，是什么力使它產(chǎn)生向心加速度？,2. 鐵軌和車輪的結(jié)構(gòu)如何

2、？,3. 為什么要這樣的結(jié)構(gòu)？,,一. 鐵路的彎道,車輪介紹,1. 火車轉(zhuǎn)彎時有向心加速度，是什么力使它產(chǎn)生向心加速度？,2. 鐵軌和車輪的結(jié)構(gòu)如何？,3. 為什么要這樣的結(jié)構(gòu)？,,一. 鐵路的彎道,4. 設(shè)火車每節(jié)車廂質(zhì)量為50噸，彎道半徑200m，火車速度360km/h，估算火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力有多大？會有什么樣的后果？如何解決這個問題？,,一. 鐵路的彎道,2.5106N,1. 火車轉(zhuǎn)彎時有向心加速度，是什么力使它產(chǎn)生向心加速度？,2. 鐵軌和車輪的結(jié)構(gòu)如何？,3. 為什么要這樣的結(jié)構(gòu)？,4. 設(shè)火車每節(jié)車廂質(zhì)量為50噸，彎道半徑200m，火車速度360km/h，估算火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力

3、有多大？會有什么樣的后果？如何解決這個問題？,鐵路彎道，外軌略高于內(nèi)軌：,外軌略高于內(nèi)軌,,,,,,h,外軌略高于內(nèi)軌,,,,,,,h,外軌略高于內(nèi)軌,火車受力,,,,,,,h,外軌略高于內(nèi)軌,火車受力,豎直向下的重力G垂直軌道面的支持力N,,,,,,,h,外軌略高于內(nèi)軌,火車受力,豎直向下的重力G垂直軌道面的支持力N,,,,,,,,,h,G,N,外軌略高于內(nèi)軌,火車受力,豎直向下的重力G垂直軌道面的支持力N,火車的向心力來源,,,,,,,,,,h,G,N,外軌略高于內(nèi)軌,火車受力,豎直向下的重力G垂直軌道面的支持力N,火車的向心力來源,由G和N的合力提供,,,,,,,,,,h,G,N,外軌略

4、高于內(nèi)軌,豎直向下的重力G垂直軌道面的支持力N,由G和N的合力提供,,,,,,,,,,,,,h,G,N,F,火車受力,火車的向心力來源,外軌略高于內(nèi)軌,火車受力,豎直向下的重力G垂直軌道面的支持力N,火車的向心力來源,由G和N的合力提供,,,,,,,,,,,,,,,h,G,N,F,,,【例題】如圖示知h，L，轉(zhuǎn)彎半徑R，車輪對內(nèi)外軌都無壓力，質(zhì)量為m的火車運行的速率應(yīng)該多大？,,,,,,,,,,,F,,h,L,N,,【例題】如圖示知h，L，轉(zhuǎn)彎半徑R，車輪對內(nèi)外軌都無壓力，質(zhì)量為m的火車運行的速率應(yīng)該多大？,,,,,,,,,,,F,,h,L,N,,,【例題】如圖示知h，L，轉(zhuǎn)彎半徑R，車輪對內(nèi)

5、外軌都無壓力，質(zhì)量為m的火車運行的速率應(yīng)該多大？,,,,,,,,,,,F,,h,L,N,,【例題】如圖示知h，L，轉(zhuǎn)彎半徑R，車輪對內(nèi)外軌都無壓力，質(zhì)量為m的火車運行的速率應(yīng)該多大？,,,,,,,,,,,F,,h,L,N,,,【例題】如圖示知h，L，轉(zhuǎn)彎半徑R，車輪對內(nèi)外軌都無壓力，質(zhì)量為m的火車運行的速率應(yīng)該多大？,火車拐彎應(yīng)以規(guī)定速度行駛,,,,,,,,,,,F,,h,L,N,火車行駛速率vv規(guī)定,當火車行駛速率vv規(guī)定時，,火車行駛速率vv規(guī)定,當火車行駛速率vv規(guī)定時，,火車行駛速率vv規(guī)定,當火車行駛速率vv規(guī)定時，,,,N,G,,,火車行駛速率vv規(guī)定,N,G,當火車行駛速率vv規(guī)

6、定時，外軌對輪緣有側(cè)壓力；,,,,火車行駛速率vv規(guī)定,N,G,N,當火車行駛速率vv規(guī)定時，外軌對輪緣有側(cè)壓力；,,,,火車行駛速率vv規(guī)定,火車行駛速率v

7、車行駛速率vv規(guī)定,火車行駛速率v

8、，汽車行駛的速度越大，汽車對橋的壓力如何變化；當汽車的速度不斷增大時，會有什么現(xiàn)象發(fā)生？,,,,,R,O,試討論下面情況中，汽車行駛的速度越大，汽車對橋的壓力如何變化；當汽車的速度不斷增大時，會有什么現(xiàn)象發(fā)生？,,,,,,,N,G,R,O,,試討論下面情況中，汽車行駛的速度越大，汽車對橋的壓力如何變化；當汽車的速度不斷增大時，會有什么現(xiàn)象發(fā)生？,,,,,,,N,G,R,O,,試討論下面情況中，汽車行駛的速度越大，汽車對橋的壓力如何變化；當汽車的速度不斷增大時，會有什么現(xiàn)象發(fā)生？,【結(jié)論】,,,,,,,N,G,R,O,,試討論下面情況中，汽車行駛的速度越大，汽車對橋的壓力如何變化；當汽車的速度不

9、斷增大時，會有什么現(xiàn)象發(fā)生？,【結(jié)論】,當汽車對橋的壓力剛好減為零時，汽車的速度有多大，當汽車的速度大于這個速度是，會發(fā)生什么現(xiàn)象？,當汽車對橋的壓力剛好減為零時，汽車的速度有多大，當汽車的速度大于這個速度是，會發(fā)生什么現(xiàn)象？,【結(jié)論】,當汽車對橋的壓力剛好減為零時，汽車的速度有多大，當汽車的速度大于這個速度是，會發(fā)生什么現(xiàn)象？,【結(jié)論】,例1 如圖所示，在質(zhì)量為M的電動機 上，裝有質(zhì)量為m的偏心輪，飛輪轉(zhuǎn)動的角 速度為，當飛輪重心在轉(zhuǎn)軸正上方時，電 動機對地面的壓力剛好為零，則飛輪重心離 轉(zhuǎn)軸的距離多大？在轉(zhuǎn)動 過程中，電動機對地面的 最大壓力多大？,例2 長度為L=0.50m的輕質(zhì)細桿OA

10、，A 端有一質(zhì)量為m=3.0kg的小球，如圖所示。小 球以O(shè)點為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運動，通 過最高點時小球的速率是2.0m/s，g取10m/s2， 則此時細桿OA受到( ) A. 6.0N的拉力 B. 6.0N的壓力 C. 24N的拉力 D. 24N的壓力,,三. 航天器中的超重和失重,,三. 航天器中的超重和失重,1. 設(shè)航天器繞地球做勻速圓周運動，飛行 的軌道半徑近似為地球半徑R，航天員 受到的引力近似等于他在地面測得的體 重mg，航天器的飛行速度為v，試求飛 船座艙對他的支持力,2. 當飛行速度v為多大時，支持力為零？,,三. 航天器中的超重和失重,1. 設(shè)航天器繞地球做勻速圓周運

11、動，飛行 的軌道半徑近似為地球半徑R，航天員 受到的引力近似等于他在地面測得的體 重mg，航天器的飛行速度為v，試求飛 船座艙對他的支持力,【小結(jié)】研究圓周運動的思路,從“供”“需”兩方面來進行研究： “供”分析物體受力，求沿半徑方向的合外力； “需”確定物體軌道，定圓心、找半徑、用公式，求出所需向心力； “供”“需”平衡則做圓周運動。,,,分析圓周運動問題的步驟,1. 確定研究對象； 2. 確定圓心、圓平面、圓半徑等； 3. 分析受力； 4. 建立坐標； 5. 應(yīng)用牛頓定律列方程并求解。,1. 正在做勻速圓周的質(zhì)點，若向心力突然消失，質(zhì)點如何運動？,,四. 離心運動,1. 正在做勻速圓周的質(zhì)

12、點，若向心力突然消失，質(zhì)點如何運動？ 2. 若要做勻速圓周運動，提供的向心力應(yīng)滿足什么條件？,,四. 離心運動,1. 正在做勻速圓周的質(zhì)點，若向心力突然消失，質(zhì)點如何運動？ 2. 若要做勻速圓周運動，提供的向心力應(yīng)滿足什么條件？ 3. 若“提供的”大于“需要的”，質(zhì)點又如何運動？,,,,,提供物體做圓周運動沿半徑方向的合力（來源）,物體做勻速圓周運動所需的力,,,,“供”“需”是否平衡決定物體做何種運動,圓周運動 離心運動 向心運動,,,,,,,,,“供”“需”是否平衡決定物體做何種運動,圓周運動 離心運動 向心運動,提供物體做圓周運動沿半徑方向的合力（來源）,物體做勻速圓周運動所需的力,,,

13、,,提供物體做圓周運動沿半徑方向的合力（來源）,物體做勻速圓周運動所需的力,,,,,,“供”“需”是否平衡決定物體做何種運動,圓周運動 離心運動 向心運動,,,,,提供物體做圓周運動沿半徑方向的合力（來源）,物體做勻速圓周運動所需的力,,,,,,,“供”“需”是否平衡決定物體做何種運動,圓周運動 離心運動 向心運動,1. 離心運動,做勻速圓周運動的物體，在向心力突然消失或合外力不足以提供做圓周運動的向心力時，做逐漸遠離圓心的運動，這種運動叫離心運動。,播放視頻 離心運動,2. 離心運動的應(yīng)用：,離心干燥器,離心沉淀器,,3. 離心運動的防止：,汽車在公路轉(zhuǎn)彎處的限速,轉(zhuǎn)動的砂輪、飛輪限速,,3

14、. 離心運動的防止：,汽車在公路轉(zhuǎn)彎處的限速,轉(zhuǎn)動的砂輪、飛輪限速,【思考】如果物體實際提供的合力大于所需的向心力，物體將做何運動？,1.飛機做特技表演時，常做俯沖拉起運 動，如圖所示，此運動在最低點附近可看做 是半徑為500m的圓周運動。若飛行員的質(zhì)量 為65kg，飛機經(jīng)過最低點時的速度為360km/h， 則這時飛行員對坐椅的壓力為多大?(g=10m/s2),2.原長為L的輕彈簧一端 固定一小鐵塊，另一端連接在 豎直軸OO上，小鐵塊放在水 平圓盤上。若圓盤靜止，把彈 簧拉長后將小鐵塊放在圓盤上， 使小鐵塊能保持靜止的彈簧的最大長度為5L/4， 再將彈簧長度拉長到6L/5后，把小鐵塊放在圓盤 上，在這種情況下，圓盤繞其中心軸OO以一定 角速度勻速轉(zhuǎn)動，如圖所示，已知小鐵塊的質(zhì)量 為m，為使小鐵塊不在圓盤上滑動，圓盤轉(zhuǎn)動的 角速度最大不得超過多少?,