第五章-7-生活中的圓周運動.ppt

,高中物理必修2人教版,7生活中的圓周運動,目標定位1.會分析具體圓周運動問題中向心力的來源，能解決生活中的圓周運動問題2了解航天器中的失重現(xiàn)象及原因3了解離心運動及物體做離心運動的條件，知道離心運動的應(yīng)用及危害,一、鐵路的彎道1運動特點：火車轉(zhuǎn)彎時實際是在做_運動，因而具有向心加速度，由于其質(zhì)量巨大，所以需要很大的_力2向心力來源在修筑鐵路時，要根據(jù)彎道的_和規(guī)定的_，適當(dāng)選擇內(nèi)外軌的高度差，使轉(zhuǎn)彎時所需的向心力幾乎完全由_和_的合力提供如圖571.,圓周,向心,半徑,行駛速度,重力G,支持力FN,圖571想一想在彎道處，火車行駛速度大于規(guī)定的速度時，是外軌還是內(nèi)軌易受損？答案外軌,二、拱形橋1汽車過凸形橋(如圖572甲),小于,圖572,2汽車過凹形橋(如圖572乙)三、航天器中的失重現(xiàn)象1航天器在近地軌道的運動,FNmg,大于,mg,2對失重現(xiàn)象的認識航天器內(nèi)的任何物體都處于_狀態(tài)，但并不是物體不受重力正因為受到重力作用才使航天器連同其中的乘員_,mgFN,0,完全失重,完全失重,環(huán)繞地球轉(zhuǎn)動,想一想航天器中處于完全失重狀態(tài)的物體一定不受重力作用嗎？答案受重力作用處于完全失重狀態(tài)的物體仍受重力作用，重力提供向心力,四、離心運動1定義：物體沿切線飛出或做_圓心的運動2原因：向心力突然_或合外力_所需向心力3應(yīng)用：洗衣機的_，制作無縫鋼管、水泥電線桿等想一想物體做離心運動是不是因為受離心力作用？答案不是物體做離心運動并不是物體受到離心力作用，而是外力不能提供足夠的向心力，所謂的“離心力”也是由效果命名的，實際并不存在,逐漸遠離,消失,不足以提供,脫水筒,一、火車轉(zhuǎn)彎問題1轉(zhuǎn)彎時的圓周平面：火車做圓周運動的圓周平面是水平面，火車的向心加速度和向心力均是沿水平方向指向圓心,圖573,3速度與軌道壓力的關(guān)系(1)當(dāng)vv0時，所需向心力僅由重力和彈力的合力提供，此時內(nèi)外軌道對火車均無擠壓作用(2)當(dāng)vv0時，外軌道對輪緣有側(cè)壓力(3)當(dāng)vv0時，內(nèi)軌道對輪緣有側(cè)壓力4汽車、摩托車賽道拐彎處，高速公路轉(zhuǎn)彎處設(shè)計成外高內(nèi)低，也是盡量使車受到的重力和支持力的合力提供向心力,【例1】火車在半徑r900m的彎道轉(zhuǎn)彎，火車質(zhì)量為8105kg，軌道寬為l1.4m，外軌比內(nèi)軌高h14cm，為了使鐵軌不受輪緣的擠壓，火車的速度應(yīng)為多大？(很小時，可以近似認為tansin；g取10m/s2)答案30m/s,解析若火車在轉(zhuǎn)彎時鐵軌不受擠壓，即由重力和支持力的合力提供向心力，火車轉(zhuǎn)彎平面是水平面火車受力如圖所示，由牛頓第二定律得：,二、汽車過橋問題1分析汽車過橋這類問題時應(yīng)把握以下兩點：(1)汽車在拱橋上的運動是豎直面內(nèi)的圓周運動(2)向心力來源(最高點和最低點)：汽車做圓周運動，重力和橋面的支持力的合力提供向心力,【例2】如圖574所示，質(zhì)量m2.0104kg的汽車以不變的速率先后駛過凹形橋面和凸形橋面，兩橋面的圓弧半徑均為20m如果橋面受到的壓力不得超過3.0105N，則：(1)汽車允許的最大速度是多少？(2)若以所求速度行駛，汽車對橋面的最小壓力是多少？(g取10m/s2),圖574,答案(1)10m/s(2)105N,三、豎直面內(nèi)的繩、桿模型問題1輕繩模型(最高點)圖575(1)繩(軌道)施力特點：只能施加向下的拉力(或壓力),2輕桿模型(最高點)圖576(1)桿(雙軌道)施力特點：既能施加向下的拉(壓)力，也能施加向上的支持力(2)動力學(xué)方程：,(3)桿類的臨界速度為v臨0.,【例3】一細繩與水桶相連，水桶中裝有水，水桶與細繩一起在豎直平面內(nèi)做圓周運動，如圖577所示，水的質(zhì)量m0.5kg，水的重心到轉(zhuǎn)軸的距離l50cm.(g取10m/s2),圖577,(1)若在最高點水不流出來，求桶的最小速率；(2)若在最高點水桶的速率v3m/s，求水對桶底的壓力答案(1)2.24m/s(2)4N,解析分別以水桶和桶中的水為研究對象，對它們進行受力分析，找出它們做圓周運動所需向心力的來源，根據(jù)牛頓運動定律建立方程求解(1)以水桶中的水為研究對象，在最高點恰好不流出來，說明水的重力恰好提供其做圓周運動所需的向心力，此時桶的速率最小,四、對離心運動的理解1離心運動的實質(zhì)離心運動實質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn)做圓周運動的物體，總有沿著圓周切線飛出去的趨向，之所以沒有飛出去，是因為受到向心力的作用從某種意義上說，向心力的作用是不斷地把物體從圓周運動的切線方向拉到圓周上來一旦作為向心力的合外力突然消失或不足以提供向心力，物體就會發(fā)生離心運動2合外力與向心力的關(guān)系如圖578所示,圖578,【例4】下列有關(guān)洗衣機脫水筒的脫水原理說法正確的是()A水滴受離