高中物理5-7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)同步課件新人教版必修.ppt

第七節(jié)生活中的圓周運(yùn)動(dòng) 1 學(xué)會(huì)分析圓周運(yùn)動(dòng)的方法 會(huì)分析彎道 拱形橋等實(shí)際的例子 2 知道豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)中的超重 失重現(xiàn)象 3 知道什么是離心現(xiàn)象 知道物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件 一 鐵路的彎道1 火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的特點(diǎn) 火車轉(zhuǎn)彎時(shí)實(shí)際是在做圓周運(yùn)動(dòng) 因而具有 需要 2 向心力的來(lái)源 1 如果轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高 則由提供向心力 這樣 鐵軌和車輪極易受損 向心加速度 向心力 外軌道對(duì)輪緣的彈力 2 如果轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌 火車轉(zhuǎn)彎時(shí)火車受力如圖所示 此時(shí)鐵軌對(duì)火車的支持力不再是豎直的 而是 它與重力的合力指向 為火車轉(zhuǎn)彎提供了一部分向心力 減輕了輪緣與外軌的擠壓 適當(dāng)設(shè)計(jì)內(nèi)外軌的高度差 火車以規(guī)定的速度行駛時(shí) 轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力幾乎完全由來(lái)提供 斜向彎道內(nèi)側(cè) 圓心 重力與支持力的合力 重力 支持力 mg FN 小于 FN mg 大于 mg FN 完全失重 無(wú)壓力 2 對(duì)失重現(xiàn)象的認(rèn)識(shí)航天器內(nèi)的任何物體都處于狀態(tài) 但并不是物體不受重力 正因?yàn)槭艿街亓ψ饔貌攀购教炱鬟B同其中的乘員 四 離心運(yùn)動(dòng)1 定義 物體沿切線飛出或做逐漸的運(yùn)動(dòng) 2 原因 向心力突然消失或外力不足以提供所需 完全失重 做圓周運(yùn)動(dòng) 遠(yuǎn)離圓心 向心力 洗好的衣服放在洗衣機(jī)脫水筒時(shí) 水并不會(huì)自動(dòng)脫出 只有當(dāng)洗衣筒高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 濕衣服的水才會(huì)脫出 為什么 從衣服上脫出的小水珠怎樣運(yùn)動(dòng) 提示 當(dāng)脫水筒高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí) 濕衣服在筒內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng) 當(dāng)衣服與水之間的黏附力不足以提供向心力時(shí) 水珠做離心運(yùn)動(dòng) 水珠脫離衣服 做離心運(yùn)動(dòng)的水珠沿圓周切線飛出 一 火車轉(zhuǎn)彎1 火車彎道的建設(shè)特點(diǎn)在實(shí)際的火車轉(zhuǎn)彎處 讓外軌高于內(nèi)軌 如圖所示 2 明確圓周平面雖然外軌高于內(nèi)軌 但整個(gè)外軌是等高的 整個(gè)內(nèi)軌是等高的 因而火車在行駛的過(guò)程中 重心的高度不變 即火車重心的軌跡在同一水平面內(nèi) 故火車的圓周運(yùn)動(dòng)平面是水平面 而不是斜面 即火車的向心加速度和向心力均是沿水平面而指向圓心 3 速度與軌道壓力的關(guān)系 1 當(dāng)火車行駛速度v等于規(guī)定速度v0時(shí) 所需向心力僅由重力和彈力的合力提供 此時(shí)內(nèi)外軌道對(duì)火車無(wú)擠壓作用 2 當(dāng)火車行駛速度v與規(guī)定速度v0不相等時(shí) 火車所需向心力不再僅有重力和彈力的合力提供 此時(shí)內(nèi)外軌道對(duì)火車輪緣有擠壓作用 具體情況如下 當(dāng)火車行駛速度v v0時(shí) 外軌道對(duì)輪緣有側(cè)壓力 當(dāng)火車行駛速度v v0時(shí) 內(nèi)軌道對(duì)輪緣有側(cè)壓力 二 汽車過(guò)拱形橋和凹形橋的比較 三 對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的理解1 離心運(yùn)動(dòng)的實(shí)質(zhì)離心運(yùn)動(dòng)是物體逐漸遠(yuǎn)離圓心的一種物理現(xiàn)象 它的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn) 做圓周運(yùn)動(dòng)的物體 總是有沿著圓周切線飛出去的趨向 之所以沒(méi)有飛出去 是因?yàn)槭艿较蛐牧ψ饔玫木壒?從某種意義上說(shuō) 向心力的作用是不斷地把物體從圓周運(yùn)動(dòng)的切線方向拉到圓周上來(lái) 一旦作為向心力的合外力突然消失 物體就會(huì)沿切線方向飛出去 2 物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件 做圓周運(yùn)動(dòng)的物體 一旦提供向心力的外力突然消失 或者外力不能提供足夠的向心力時(shí) 物體做遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng) 即離心運(yùn)動(dòng) 3 離心運(yùn)動(dòng)的受力特點(diǎn) 物體做離心運(yùn)動(dòng)并不是物體受到離心力作用 而是由于外力不能提供足夠的向心力 所謂 離心力 也是由效果命名的 實(shí)際并不存在 鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是300m 軌距是1435mm 規(guī)定火車通過(guò)該彎道時(shí)的速度是72km h 求內(nèi)外軌的高度差該是多大 才能使鐵軌不受輪緣的擠壓 解析 若火車在轉(zhuǎn)彎時(shí)不與軌道擠壓 火車所受的重力和軌道對(duì)火車的支持力的合力提供向心力 火車轉(zhuǎn)彎平面是水平面 火車的受力如圖所示 作平行四邊形 根據(jù)牛頓第二定律有 答案 0 195m 答案 C 如圖所示 質(zhì)量m 2 0 104kg的汽車以不變的速率先后駛過(guò)凹形橋面和凸形橋面 兩橋面的圓弧半徑均為20m 如果橋面承受的壓力不得超過(guò)3 0 105N 則 1 汽車允許的最大速度是多少 2 若以所求速度行駛 汽車對(duì)橋面的最小壓力是多少 g取10m s2 答案 1 10m s 2 105N 針對(duì)訓(xùn)練 2 一輛質(zhì)量為4t的汽車駛過(guò)一半徑為50m的凸形橋面時(shí) 始終保持5m s的速率 汽車所受的阻力為車與橋面壓力的0 05倍 求通過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)汽車的牽引力是多大 g取10m s2 答案 1900N 誤區(qū) 忽視圓周運(yùn)動(dòng)中