高一物理生活中的圓周運(yùn)動(dòng)課件

單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),精選課件,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),精選課件,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,精選課件,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),精選課件,*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,精選課件,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,精選課件,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,精選課件,7,、生活中的圓周運(yùn)動(dòng),1,精選課件,2,精選課件,3,精選課件,4,精選課件,5,精選課件,F,合,"供需"平衡,物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),提,供,物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的力,(,受力分析,),物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所,需,的力,向心力公式的理解,=,從,"供""需"兩方面,研究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體,6,精選課件,汽車(chē)在水平地面上轉(zhuǎn)彎是什么力提供向心力的呢,?,問(wèn)題,1,、汽車(chē)轉(zhuǎn)彎,O,mg,F,N,F,f,7,精選課件,汽車(chē)在水平路面上轉(zhuǎn)彎所需要的向心力來(lái)源,:,汽車(chē)側(cè)向所受的靜摩擦力。,O,mg,F,N,F,f,當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎的半徑一定時(shí),汽車(chē)的速度,v,越大,所需的向心力也越大,靜摩擦力也越大,當(dāng)靜摩擦力為最大靜摩擦力時(shí),:,8,精選課件,當(dāng)汽車(chē)沿圓周轉(zhuǎn)彎時(shí),存在一個(gè)安全通過(guò)的最大速度,如果超過(guò)了這個(gè)速度,汽車(chē)將發(fā)生,側(cè)滑,現(xiàn)象。,改進(jìn)措施,:,(1),增大轉(zhuǎn)彎半徑,(2),增加路面的粗糙程度,9,精選課件,觀察下面兩幅圖片，賽道及公路彎道有什么特點(diǎn)？為什么要這樣設(shè)計(jì)？,路面是傾斜的,外高內(nèi)低,10,精選課件,思考一道例題,例：,球沿光滑圓錐內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖。試分析向心力的來(lái)源。（圓錐擺模型）,N,G,11,精選課件,結(jié)論,將路面傾斜的原因是讓支持力與豎直方向成一角,度，這樣支持力的水平分力就可以提供部分向心,力，減小靜摩擦力的負(fù)擔(dān)。,討論：,如果傾斜路面是光滑的，汽車(chē)還能轉(zhuǎn)彎嗎？,如果能，對(duì)速度有什么要求？,12,精選課件,問(wèn)題：,如果傾斜路面是光滑的，汽車(chē)還能轉(zhuǎn)彎嗎？,如果能，對(duì)速度有什么要求？,能，根據(jù)上面例題可知，即使沒(méi)有摩擦力，只靠,重力與支持力的合力充當(dāng)向心力也可以做圓周運(yùn)動(dòng)，,此時(shí)的速度是個(gè)定值,假設(shè)路面與水平面夾角為,，,則有,問(wèn)題：,如果汽車(chē)轉(zhuǎn)彎速度大于這個(gè)值呢？或者小,于這個(gè)值呢？,如果大于這個(gè)值，則汽車(chē)向上滑，如果小于這個(gè),值，則向下滑。,13,精選課件,問(wèn)題,2,、火車(chē)轉(zhuǎn)彎,14,精選課件,火車(chē)車(chē)輪與鐵軌的構(gòu)造是怎樣的？,輪緣,15,精選課件,問(wèn)題：,如果火車(chē)在水平彎道上轉(zhuǎn)彎，試分析其受,力情況及向心力的來(lái)源。,火車(chē)受重力、支持力和輪緣與外軌擠壓產(chǎn)生的彈力，,向心力由輪緣與外軌擠壓產(chǎn)生的彈力提供。,F,F,16,精選課件,問(wèn)題：,實(shí)際中的鐵路彎道是如何設(shè)計(jì)的？為什么,要這樣設(shè)計(jì)？,實(shí)際鐵路彎道是傾斜的，外軌高于內(nèi)軌。原因是如,果彎道是水平的，僅靠軌道擠壓產(chǎn)生的彈力提供向,心容易損壞車(chē)輪與軌道。所以采取傾斜路面，讓重,力和支持力的合力提供部分向心力的方法。,F,mg,F,N,17,精選課件,重力和支持力的合力提供向心力，以減少外軌與輪緣之間的擠壓。,18,精選課件,(1),當(dāng),v,=,v,0,時(shí)：,(2),當(dāng),v,>,v,0,時(shí)：,(3),當(dāng),v,<,v,0,時(shí)：,輪緣不受側(cè)向壓力,;,輪緣受到外軌向內(nèi)的擠壓力,;,輪緣受到內(nèi)軌向外的擠壓力。,F,彈,F,彈,",供需,",不平衡,19,精選課件,問(wèn)題：,當(dāng)火車(chē)提速后，如何對(duì)舊的鐵路彎道進(jìn)行改,造？?jī)?nèi)外軌的高度差,h,如何確定？,因?yàn)榻嵌群苄?，所?20,精選課件,列車(chē)速度過(guò)快,造成翻車(chē)事故,21,精選課件,1,、汽車(chē)過(guò)拱橋,質(zhì)量為,m,的汽車(chē)以恒定的速率,v,通過(guò)半徑為,r,的拱橋,如圖所示,求汽車(chē)在橋頂時(shí)對(duì)路面的壓力是多大,?,問(wèn)題,3,、汽車(chē)過(guò)橋,22,精選課件,解,:,汽車(chē)通過(guò)橋頂時(shí),受力如圖,:,mg,F,N,O,r,由牛頓第二定律,:,由牛頓第三定律,:,當(dāng)汽車(chē)通過(guò)橋頂時(shí)的速度逐漸增大時(shí),F,N,和,F,N,會(huì)怎樣變化,?,F,f,F,失重,23,精選課件,問(wèn)題：,當(dāng)汽車(chē)在最高點(diǎn)對(duì)橋的壓力為,0,時(shí)，汽車(chē)的,速度是多大？這又是一種怎樣的狀態(tài)？此時(shí),人對(duì)座椅的壓力是多大？從該時(shí)刻以后，汽,車(chē)將做什么運(yùn)動(dòng)？還能沿橋面做圓周運(yùn)動(dòng)下,橋嗎？,完全失重狀態(tài),人對(duì)座椅的壓力也是,0,，人也處于完全失重狀態(tài),汽車(chē)將做平拋運(yùn)動(dòng)，不能沿橋面下橋了,24,精選課件,思考與討論：,地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋，,橋面的半徑就是地球的半徑,。會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度時(shí)，地面對(duì)車(chē)的支持力是零？這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少？,25,精選課件,此時(shí),:,第一宇宙速度,26,精選課件,你見(jiàn)過(guò),凹形橋,嗎,?,27,精選課件,拓展,:,質(zhì)量為,m,的汽車(chē)以恒定的速率,v,通過(guò)半徑為,r,的凹形橋面,如圖所示,求汽車(chē)在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面的壓力是多大,?,解,:,汽車(chē)通過(guò)底部時(shí),受力如圖,:,G,F,N,由牛頓第二定律,:,當(dāng)汽車(chē)通,過(guò)橋最低點(diǎn),時(shí)的速度逐漸增大時(shí),F,N,和,F,N,怎樣變化,?,由牛頓第三定律：,F,F,f,超重,28,精選課件,比較三種橋面受力的情況,F,N,= G,G,F,N,G,G,F,N,F,N,29,精選課件,問(wèn)題,4,、航天器中的失重現(xiàn)象,什么維持近地航天器做圓周運(yùn)動(dòng)？,萬(wàn)有引力,30,精選課件,設(shè)航天器質(zhì)量為,M,，它繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑近似等于地球半徑,R,，航天員的質(zhì)量為,m,，宇宙飛船和航天員受到的地球引力近似等于他們?cè)诘孛嫔系闹亓?，試求飛船速度多大？座艙對(duì)宇航員的支持力多大？,完全失重！,31,精選課件,航天員失重狀態(tài)下移動(dòng)身體,32,精選課件,雜技演員在做水流星表演時(shí)，用繩系著裝有水的水桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，大家討論一下滿足什么條件水才能從水出桶中流出來(lái)。若水的質(zhì)量,M=0.5kg,，繩,L=60cm,，求：,（,1,）最高點(diǎn)水不流出的最小速率。 （,2,）水在最高點(diǎn)速率訓(xùn),v,=3 m,s,時(shí)，水對(duì)桶底的壓力。,問(wèn)題,5,、水流星節(jié)目,33,精選課件,解析：,（,1,）在最高點(diǎn)水不流出的條件是重力不大于水做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力：,則所求最小速率：,34,精選課件,（,2,）當(dāng)水在最高點(diǎn)的速率大于,v,0,時(shí)，只靠重力提供向心力已不足，此時(shí)水桶底對(duì)水有一向下的壓力，設(shè)為,F,N,由牛頓第二定律有,由牛頓第三定律可知，水對(duì)水底的作用力豎直向上,35,精選課件,1,、做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在其所受合外力突然消失，或不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)叫做離心運(yùn)動(dòng)。,問(wèn)題,6,、離心運(yùn)動(dòng),作離心運(yùn)動(dòng)的條件：,36,精選課件,o,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,由于慣性總有沿切線方向飛去的傾向,在合外力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下,做逐漸遠(yuǎn)離圓心的,離心運(yùn)動(dòng),;,當(dāng)合外力大于物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力時(shí),物體做離圓心越來(lái)越近的,向心運(yùn)動(dòng),;,只有當(dāng)合外力等于所需的向心力時(shí),物體才可能做,勻速圓周運(yùn)動(dòng),。,F,拉,=m,2,r,F,拉,>m,2,r,F,拉,<m,2,r,F,拉,=,0,2,、合外力與向心力的關(guān)系,",供,"",需,",是否平衡決定物體做何種運(yùn)動(dòng),37,精選課件,3,、離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止,(1),離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用,甩干雨傘上的水滴,鏈球運(yùn)動(dòng),在田徑比賽中,鏈球項(xiàng)目就是得用離心現(xiàn)象來(lái)實(shí)現(xiàn)投擲的。鏈球的投擲是通過(guò)預(yù)擺和旋轉(zhuǎn)來(lái)完成的,運(yùn)動(dòng)員手持鏈球鏈條的一端,在鏈球高速旋轉(zhuǎn)時(shí),突然松手,拉力消失,鏈就沿切線方向飛出去。,在雨天,我們可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)雨傘,的方法甩干雨傘上的水滴,旋轉(zhuǎn)時(shí),當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)快到一定的程度時(shí),水滴和雨傘之間的附著力滿足不了水滴做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力,水滴就會(huì)做遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)而被甩出去。,38,精選課件,把濕布?jí)K放在離心干燥器的金屬網(wǎng)籠里,網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較慢時(shí),水滴跟物體的附著力,F,足以提供所需要的向心力,使水滴做圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)網(wǎng)籠轉(zhuǎn)的比較快時(shí),附著力,F,不足以提供所需要的向心力,于是水滴做離心運(yùn)動(dòng),穿過(guò)網(wǎng)孔,飛到網(wǎng)籠外面。洗衣機(jī)的脫水筒也是利用離心運(yùn)動(dòng)把濕衣服甩干的。,離心干燥器,o,F<m,2,r,F,v,39,精選課件,、制作,“,棉花,”,糖的原理,：,內(nèi)筒與洗衣機(jī)的脫水筒相似，往內(nèi)筒加入白砂糖，加熱使糖熔化成糖汁，內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的糖汁就做離心運(yùn)動(dòng)，從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去，成為絲狀，到達(dá)溫度較低的外筒就會(huì)迅速冷卻凝固，變得纖細(xì)雪白，像一團(tuán)團(tuán)棉花。,40,精選課件,、 “,離心澆鑄,”,技術(shù),模具繞一固定軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)達(dá)到,500,轉(zhuǎn)每分時(shí)，將融化了的液態(tài)金屬倒入其中，它將以巨大的慣性離心力向模具壁緊壓，同時(shí)夾雜在液態(tài)金屬里的氣體和熔渣，由于其密度遠(yuǎn)小于液態(tài)的金屬，因此它們將從金屬里被分離出來(lái)。按此法澆鑄出的金屬零件密實(shí)、均勻、不含氣泡和裂痕，大大提高了使用壽命。,41,精選課件,、啤酒何以清澈透亮？,原來(lái)這也與離心分離密切相關(guān)。因?yàn)辂溨泻幸环N極不穩(wěn)定的冷凝固物，應(yīng)盡量減少其含量才能保證啤酒不出現(xiàn)冷混濁現(xiàn)象。然而，這種冷凝固物的粒子極為微小，直徑僅有,0.10.5,微米，很難除凈。但若采用高速離心機(jī)進(jìn)行分離處理，就比較容易實(shí)現(xiàn)凈化。因?yàn)檫@種粒子雖然微小，但由于存在密度差，一旦進(jìn)入強(qiáng)大的離心力場(chǎng)后，二者立即“分道揚(yáng)鑣”，從而可以很容易地把冷凝固粒子剔除。,從蔗糖水溶液中分離蔗糖，也需依靠離心沉降方法,。,42,精選課件,(,2),離心運(yùn)動(dòng)的防止,在水平公路上行駛的汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí),F,fmax,<m,r,2,F,f,汽車(chē),在水平公路上行駛的汽車(chē),轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力是由車(chē)輪與路面的靜摩擦力提供的。如果轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過(guò)大,所需向心力,F,大于最大靜摩擦力,F,fmax,汽車(chē)將做離心運(yùn)動(dòng)而造成交通事故。因此,在公路彎道處,車(chē)輛行駛不允許超過(guò)規(guī)定的速度。,高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪等,高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪等,都不得超過(guò)允許的最大轉(zhuǎn)速,如果轉(zhuǎn)速過(guò)高,砂輪、飛輪內(nèi)部分子間的作用力不足以提供所需的向心力時(shí),離心運(yùn)動(dòng)會(huì)便它們破裂,甚至釀成事故。為了防止事故的發(fā)生,通常還要在砂輪和飛輪的外側(cè)加裝一個(gè)防護(hù)罩。,43,精選課件,