高中物理 57 生活中的圓周運(yùn)動(dòng)同課異構(gòu)課件2 新人教版必修2

1、第五章 曲線運(yùn)動(dòng) 第七節(jié) 生活中的圓周運(yùn)動(dòng)人教版必修人教版必修2知識(shí)回顧分析做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受力情況omgfnffomgfn提供向心力的力物體受力情況分析fffn+mg“供需平衡供需平衡”物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)向心力公式的理解=從從“供供” “” “需需”兩方面兩方面研究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體提供物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的力物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的力a賽道的設(shè)計(jì)一、鐵路的彎道生活中的類似問(wèn)題生活中的類似問(wèn)題實(shí)例研究1火車過(guò)彎 火車以半徑r= 300 m在水平軌道上轉(zhuǎn)彎，火車質(zhì)量為8105kg，速度為30m/s。鐵軌與輪之間的動(dòng)摩擦因數(shù)=0.25。omgfnffrvmff2設(shè)向心力由軌道指向圓心的靜摩擦力提供代

2、入數(shù)據(jù)可得： ff=2.4106n但軌道提供的靜摩擦力最大值：ff靜m=mg=1.96106n“供需”不平衡，如何解決？實(shí)際火車車輪與鐵軌模型f1fff1ff2、最佳方案火車以半徑r= 900 m轉(zhuǎn)彎，火車質(zhì)量為8105kg ，速度為30m/s，火車軌距l(xiāng)=1.4 m，要使火車通過(guò)彎道時(shí)僅受重力與軌道的支持力，軌道應(yīng)該墊的高度h？（較小時(shí)tan=sin）fnmgfhtanmgfsinlhrvmf2解：由力的關(guān)系得：由向心力公式得：由幾何關(guān)系得：rglvh2=0.14m列車速度過(guò)快，容易發(fā)生事故列車速度過(guò)快，容易發(fā)生事故研究與討論請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)方案讓火車沿軌道安全通過(guò)彎道？實(shí)際火車與軌道設(shè)計(jì)中，利用

3、輪緣可增加小部分的向心力；墊高外軌可增加較多的向心力。墊高外軌利用支持力的分力提供一部分向心力，達(dá)到“供需”平衡。2、優(yōu)點(diǎn)1、做圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)向心力由哪些力提供？3、缺點(diǎn)可以減少對(duì)摩擦力的需要需要改造鐵路，設(shè)計(jì)施工難度大研究與討論若火車速度與設(shè)計(jì)速度不同會(huì)怎樣？外側(cè)內(nèi)側(cè)f過(guò)大時(shí)：外側(cè)軌道與輪之間有彈力過(guò)小時(shí)：內(nèi)側(cè)軌道與輪之間有彈力需要輪緣提供額外的彈力滿足向心力的需求fnfn若火車車輪無(wú)輪緣，火車速度過(guò)大或過(guò)小時(shí)將向哪側(cè)運(yùn)動(dòng)？過(guò)大時(shí)：火車向外側(cè)運(yùn)動(dòng)過(guò)小時(shí)：火車向內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)fnmg離心向心向心、圓周、離心運(yùn)動(dòng)“供”“需”是否平衡決定物體做何種運(yùn)動(dòng)供提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的力需物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的力f=

4、rvm2frvm2勻速圓周運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)向心運(yùn)動(dòng)研究圓周運(yùn)動(dòng)的要點(diǎn)從“供”“需”兩方面來(lái)進(jìn)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”平衡做圓周運(yùn)動(dòng)二、拱形橋?qū)嵗芯?過(guò)拱橋1、汽車過(guò)拱橋是豎直面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的典型代表2、研究方法與水平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)相同比較在兩種不同橋面，橋面受力的情況，設(shè)車質(zhì)量為m，橋面半徑為r，此時(shí)速度為v。mgrvmmgfn2mgrvmmgfn2gfngfn失重超重aa最高點(diǎn)最低點(diǎn)研究與討論1、若速度過(guò)快，汽車做何種運(yùn)動(dòng)？提供的向心力不足，做離心運(yùn)動(dòng)，離開(kāi)橋面做平拋運(yùn)動(dòng)2、有無(wú)可能做這樣的運(yùn)動(dòng)？若可能應(yīng)滿

5、足怎樣的條件？gfngrvfrvmmgfnn02三、航天器中的失重現(xiàn)象三、航天器中的失重現(xiàn)象一宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，距地面一二一宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，距地面一二百千米時(shí)，它的軌道半徑近似等于地球半徑，航百千米時(shí)，它的軌道半徑近似等于地球半徑，航天員受到地球引力近似等于重力天員受到地球引力近似等于重力22()nnvm gfmrvfmgrvgr船艙對(duì)航天員的支持力為零，超重船艙對(duì)航天員的支持力為零，超重四、離心運(yùn)動(dòng)四、離心運(yùn)動(dòng)1定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，所受的合力突然消失或定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，所受的合力突然消失或 合力不足以提供向心力時(shí)，物體將逐漸遠(yuǎn)離合力不足以提供向心力時(shí)，物體

6、將逐漸遠(yuǎn)離 圓心的運(yùn)動(dòng)圓心的運(yùn)動(dòng)2應(yīng)用與防止應(yīng)用與防止例例1：洗衣機(jī)脫水時(shí)利用：洗衣機(jī)脫水時(shí)利用離心離心運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)把把附著附著在衣物上的水甩掉在衣物上的水甩掉例例2：離心制管技術(shù)：離心制管技術(shù)例例3：車轉(zhuǎn)彎時(shí)要限制車速：車轉(zhuǎn)彎時(shí)要限制車速過(guò)山車過(guò)山車水流星水流星練習(xí)飛車走壁練習(xí)飛車走壁 摩托車飛車走壁，請(qǐng)分析受力情況，解釋現(xiàn)象練習(xí): 用鋼管做成半徑為r=0.5m的光滑圓環(huán)（管徑遠(yuǎn)小于r）豎直放置，一質(zhì)量為m=0.2kg的小球（可看作質(zhì)點(diǎn)，直徑略小于管徑）在環(huán)內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，求:小球通過(guò)最高點(diǎn)a時(shí)，下列兩種情況下球?qū)鼙诘淖饔昧? 取g=10m/s2(1) a的速率為1.0m/s (2) a的速率為

7、4.0m/s aom解：先求出桿的彈力為0 的速率v0mg=mv02/l v02=gl=5v0=2.25 m/s (1) v1=1m/s v0 球應(yīng)受到外壁向下的支持力n2如圖示：aomn2mg則 mg+n2=mv22 /l得 n2=4.4 n由牛頓第三定律，球?qū)鼙诘淖饔昧Ψ謩e 為 (1) 對(duì)內(nèi)壁1.6n向下的壓力 (2)對(duì)外壁4.4n向上的壓力.豎直平面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)繩桿圓管橋面示意圖m的受力情況重力、繩的拉力重力、桿的拉力或支持力重力、外管壁的支持力或內(nèi)管壁的支持力重力，橋面支持力最高點(diǎn)a的速度aomblaomblm aaombr練習(xí)：練習(xí)：如圖示，質(zhì)量為如圖示，質(zhì)量為m m的電動(dòng)機(jī)始

8、終靜止于地面，的電動(dòng)機(jī)始終靜止于地面，其飛輪上固定一質(zhì)量為其飛輪上固定一質(zhì)量為m m的物體，物體距輪軸為的物體，物體距輪軸為r r，為使電動(dòng)機(jī)不至于離開(kāi)地面，其飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為使電動(dòng)機(jī)不至于離開(kāi)地面，其飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度應(yīng)如何？應(yīng)如何？rmm解：解：當(dāng)小物體轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)，當(dāng)小物體轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)底座對(duì)底座,受到重力受到重力mg和物體對(duì)底座的拉力和物體對(duì)底座的拉力t mmgt為使電動(dòng)機(jī)不至于離開(kāi)地面，必須為使電動(dòng)機(jī)不至于離開(kāi)地面，必須 tmg 對(duì)物體對(duì)物體,受到重力受到重力mg和底座對(duì)物體的拉力和底座對(duì)物體的拉力tmmgt由圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律有由圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律有 mg+t = m r2 即即 m r2(

9、m+m)gmrgmm 討論3、若汽車沿圓弧橋面從頂端下滑，分析汽車的運(yùn)動(dòng)情況。r分析：由物體重力及支持力沿半徑方向的合外力提供向心力，若車速度過(guò)快，車會(huì)離開(kāi)橋面做斜下拋運(yùn)動(dòng)rvmfmgn2cos)cos1(212mgrmv即將離開(kāi)時(shí)fn=02 .4832arccos1 1、以下屬于離心現(xiàn)象應(yīng)用的是（、以下屬于離心現(xiàn)象應(yīng)用的是（ ）a a、水平拋出去的物體，做平拋運(yùn)動(dòng)、水平拋出去的物體，做平拋運(yùn)動(dòng)b b、鏈球運(yùn)動(dòng)員加速旋轉(zhuǎn)到一定的速度后、鏈球運(yùn)動(dòng)員加速旋轉(zhuǎn)到一定的速度后將鏈球拋開(kāi)將鏈球拋開(kāi)c c、離心干燥器使衣物干燥、離心干燥器使衣物干燥d d、錘頭松了，將錘柄在石頭上磕風(fēng)下就、錘頭松了，將錘柄

10、在石頭上磕風(fēng)下就可以把柄安牢可以把柄安牢課堂練習(xí)課堂練習(xí)b cb c2 2、下列說(shuō)法正確的是、下列說(shuō)法正確的是 ( )( )a a、作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突、作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突然消失時(shí)，將沿圓周半徑方向離開(kāi)圓心然消失時(shí)，將沿圓周半徑方向離開(kāi)圓心b b、作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突、作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突然消失時(shí)，將沿圓周切線方向離開(kāi)圓心然消失時(shí)，將沿圓周切線方向離開(kāi)圓心c c、作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，它自己會(huì)產(chǎn)生一、作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，它自己會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向心力，維持其作圓周運(yùn)動(dòng)個(gè)向心力，維持其作圓周運(yùn)動(dòng)d d、作離心運(yùn)動(dòng)的物體，是因?yàn)槭艿诫x心力

11、作、作離心運(yùn)動(dòng)的物體，是因?yàn)槭艿诫x心力作用的緣故用的緣故b3 3、為了防止汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)出現(xiàn)、為了防止汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)出現(xiàn)“打滑打滑”的現(xiàn)象，可以：的現(xiàn)象，可以：( )( ) a a、增大汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度、增大汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度 b b、減小汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度、減小汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度 c c、增大汽車與路面間的摩擦、增大汽車與路面間的摩擦 d d、減小汽車與路面間的摩擦、減小汽車與路面間的摩擦 b、d4 4、下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的有（、下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的有（ ）a a、提高洗衣機(jī)脫水筒的轉(zhuǎn)速，可以使衣服甩、提高洗衣機(jī)脫水筒的轉(zhuǎn)速，可以使衣服甩得更干得更干b b、轉(zhuǎn)動(dòng)帶有雨水的雨傘，水滴將沿圓周半徑、轉(zhuǎn)動(dòng)帶有雨水的雨傘，水滴將沿圓周半徑方向離開(kāi)圓心方向離開(kāi)圓心c c、為了防止發(fā)生事故，高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛、為了防止發(fā)生事故，高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪等不能超過(guò)允許的最大轉(zhuǎn)速輪等不能超過(guò)允許的最大轉(zhuǎn)速d d、離心水泵利用了離心運(yùn)動(dòng)的原理、離心水泵利用了離心運(yùn)動(dòng)的原理b做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于本身的慣性，總有做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于本身的慣性