高一課件集7生活中的圓周運動

1、7 生活中的圓周運動1.1.知道向心力是做圓周運動的物體半徑方向的合力，知道向心力是做圓周運動的物體半徑方向的合力，不管是勻速圓周運動還是變速圓周運動。不管是勻速圓周運動還是變速圓周運動。 2.2.通過日常生活中的常見例子，學會分析具體問題中通過日常生活中的常見例子，學會分析具體問題中的向心力來源。的向心力來源。 3.3.能理解運用勻速圓周運動規(guī)律分析和處理生活中的能理解運用勻速圓周運動規(guī)律分析和處理生活中的具體實例。具體實例。 問題：問題：汽車要完成像轉(zhuǎn)彎這樣的圓周運動要滿足的受汽車要完成像轉(zhuǎn)彎這樣的圓周運動要滿足的受力條件是什么？力條件是什么？ 必須有向心力作用必須有向心力作用22vFmF

2、mRFm vR或或問題：問題：汽車在水平彎道上轉(zhuǎn)彎時，受哪幾個力的作用？汽車在水平彎道上轉(zhuǎn)彎時，受哪幾個力的作用？向心力是由誰提供？向心力是由誰提供？ 汽車受重力、支持力、牽引力、摩擦力，向心力由汽車汽車受重力、支持力、牽引力、摩擦力，向心力由汽車與地面間的靜摩擦力提供。與地面間的靜摩擦力提供。 問題：問題：要想汽車在水平彎道上能夠安全轉(zhuǎn)彎，必須滿足的要想汽車在水平彎道上能夠安全轉(zhuǎn)彎，必須滿足的條件是什么？條件是什么？ 問題：問題：汽車剛好能夠安全轉(zhuǎn)彎的速度是多少？汽車剛好能夠安全轉(zhuǎn)彎的速度是多少？ 200vmgmvgrr問題：問題：同學們能不能給出一些增大汽車轉(zhuǎn)彎安全性的建議？同學們能不能給

3、出一些增大汽車轉(zhuǎn)彎安全性的建議？ 可以增大動摩擦因數(shù)可以增大動摩擦因數(shù)和拐彎半徑。和拐彎半徑。 2maxvmfR仔細觀察下面兩幅圖片，研究工程師們設計的公路彎道仔細觀察下面兩幅圖片，研究工程師們設計的公路彎道有什么特點？并思考為什么要這樣設計？有什么特點？并思考為什么要這樣設計？ 路面是傾斜的路面是傾斜的 例題例題1 1：玻璃球沿碗（透明）的內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速玻璃球沿碗（透明）的內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，如圖。（不計摩擦）試分析向心力的來源。圓周運動，如圖。（不計摩擦）試分析向心力的來源。FNGcosNFFsinNFmg一一. 鐵路的彎道鐵路的彎道問題：問題：火車車輪與鐵軌的構(gòu)造是怎樣的

4、？火車車輪與鐵軌的構(gòu)造是怎樣的？ 輪緣輪緣問題：問題：如果火車在水平彎道上轉(zhuǎn)彎，試分析其受力情況如果火車在水平彎道上轉(zhuǎn)彎，試分析其受力情況及向心力的來源。及向心力的來源。 火車受重力、支持力和輪緣與外軌擠壓產(chǎn)生的彈力，向火車受重力、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。心力由輪緣與外軌擠壓產(chǎn)生的彈力提供。F FF F問題：問題：實際中的鐵路彎道是如何設計的？為什么要這樣實際中的鐵路彎道是如何設計的？為什么要這樣設計？設計？ 實際鐵路彎道是傾斜的，外軌高于內(nèi)軌。原因是如果彎實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

5、容易損道是水平的，僅靠軌道擠壓產(chǎn)生的彈力提供向心容易損壞車輪與軌道。所以采取傾斜路面，讓重力和支持力的壞車輪與軌道。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。合力提供部分向心力的方法。FmgFN例題例題2.2.當火車提速后，如何對舊的鐵路彎道進行改造？內(nèi)當火車提速后，如何對舊的鐵路彎道進行改造？內(nèi)外軌的高度差外軌的高度差h h如何確定？如何確定？ 20tanvmmgrsinhtgL20vhmgmLr2vhLgr因為角度很小，所以因為角度很小，所以課堂練習：課堂練習：摩托車飛車走壁，請分析受力情況，解釋現(xiàn)象。摩托車飛車走壁，請分析受力情況，解釋現(xiàn)象。二二. .拱形橋拱形橋問題：

6、問題：分析汽車過拱形橋至橋頂時的受力情況及向心力分析汽車過拱形橋至橋頂時的受力情況及向心力來源。來源。 汽車在最高點時受重力和支持力，向心力由重力與支持汽車在最高點時受重力和支持力，向心力由重力與支持力的合力提供力的合力提供 問題：問題：汽車過拱形橋最高點時對橋面的壓力的大小與自汽車過拱形橋最高點時對橋面的壓力的大小與自身重力的大小關(guān)系是怎樣的？這是一種怎樣的狀態(tài)？身重力的大小關(guān)系是怎樣的？這是一種怎樣的狀態(tài)？ 汽車對路面的壓力小于自身的重力汽車對路面的壓力小于自身的重力, ,是失重狀態(tài)是失重狀態(tài) 比較在兩種不同橋面，橋面受力的情況，設車質(zhì)量為比較在兩種不同橋面，橋面受力的情況，設車質(zhì)量為m

7、m，橋，橋面半徑為面半徑為R R，此時速度為，此時速度為v。2NvFmgmmgR2NvFmgmmgR失重超重GFNGFN最高點最高點最低點最低點問題：當汽車在最高點對橋的壓力為問題：當汽車在最高點對橋的壓力為0 0時，汽車的速度是多時，汽車的速度是多大？這又是一種怎樣的狀態(tài)？此時人對座椅的壓力是多大？大？這又是一種怎樣的狀態(tài)？此時人對座椅的壓力是多大？從該時刻以后，車將做什么運動？還能沿橋面做圓周運動下從該時刻以后，車將做什么運動？還能沿橋面做圓周運動下橋嗎？橋嗎？ 2vmgmvgrr完全失重狀態(tài)完全失重狀態(tài) 人對座椅的壓力也是人對座椅的壓力也是0 0，人也處于完全失重狀態(tài)，人也處于完全失重狀

8、態(tài)汽車將做平拋運動，不能沿橋面下橋了汽車將做平拋運動，不能沿橋面下橋了 設想：有無可能做這樣的運動？若可設想：有無可能做這樣的運動？若可能應滿足怎樣的條件？能應滿足怎樣的條件？GFN20NNvFmgmrFvgr 例題例題3.3.一個質(zhì)量為一個質(zhì)量為m m的小球，用一長為的小球，用一長為R R的輕質(zhì)細繩的一端的輕質(zhì)細繩的一端拴住，細繩的另一端固定，求：小球在豎直平面內(nèi)作圓周拴住，細繩的另一端固定，求：小球在豎直平面內(nèi)作圓周運動過最高點的條件。運動過最高點的條件。解析：解析：小球到達最高的臨界條件是：繩的拉力小球到達最高的臨界條件是：繩的拉力最小（最?。═=0T=0），重力提供向心力；則：），重力

9、提供向心力；則：2vmgmR臨vgR臨能過最高點的條件：能過最高點的條件：vgR三三.航天器中的失重現(xiàn)象航天器中的失重現(xiàn)象四四. .離心運動。離心運動。1.1.一輛汽車勻速通過半徑為一輛汽車勻速通過半徑為R R的圓弧形路面的圓弧形路面, ,關(guān)于汽車的受關(guān)于汽車的受力情況力情況, ,下列說法正確的是下列說法正確的是( ) ( ) A.A.汽車對路面的壓力大小不變汽車對路面的壓力大小不變, ,總是等于汽車的重力總是等于汽車的重力B.B.汽車對路面的壓力大小不斷發(fā)生變化汽車對路面的壓力大小不斷發(fā)生變化, ,總是小于汽車所受總是小于汽車所受重力重力C.C.汽車的牽引力不發(fā)生變化汽車的牽引力不發(fā)生變化

10、D.D.汽車的牽引力逐漸變小汽車的牽引力逐漸變小BCBC2.2.宇航員在圍繞地球做勻速圓周運動的空間站中處于完全宇航員在圍繞地球做勻速圓周運動的空間站中處于完全失重狀態(tài)，下列說法正確的是（失重狀態(tài)，下列說法正確的是（ ）A.A.宇航員仍受重力的作用宇航員仍受重力的作用B.B.宇航員受力平衡宇航員受力平衡C.C.宇航員受的重力等于所需的向心力宇航員受的重力等于所需的向心力D.D.宇航員不受重力的作用宇航員不受重力的作用ACAC3.3.一輕桿一端固定一個質(zhì)量為一輕桿一端固定一個質(zhì)量為M M的小球，以另一端的小球，以另一端O O為圓為圓心，使小球在豎直面內(nèi)做圓周運動，以下說法正確的是心，使小球在豎直

11、面內(nèi)做圓周運動，以下說法正確的是 （ ）A.A.小球過最高點時，桿所受的彈力可以等于零小球過最高點時，桿所受的彈力可以等于零B.B.小球過最高點時的最小速率為小球過最高點時的最小速率為C.C.小球過最高點時，桿所受的力可以等于零也可以是壓小球過最高點時，桿所受的力可以等于零也可以是壓力和拉力力和拉力D.D.小球過最高點時，速率可以接近零小球過最高點時，速率可以接近零gRABCABC4.4.表演表演“水流星水流星”節(jié)目，如圖所示節(jié)目，如圖所示, ,拴杯子的繩子長為拴杯子的繩子長為l, ,繩繩子能夠承受的最大拉力是杯子和杯內(nèi)水重力的子能夠承受的最大拉力是杯子和杯內(nèi)水重力的8 8倍倍. .要使繩要使繩子不斷子不斷, ,節(jié)目獲得成功節(jié)目獲得成功, ,則杯子通過最高點時速度的最小值則杯子通過最高點時速度的最小值為為_,_,通過最低點時速度的最大值為通過最低點時速度的最大值為_._.gl2gl5.5.如圖，半徑為如圖，半徑為r r的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動，小橡皮塊緊貼的圓筒繞豎直中心軸轉(zhuǎn)動，小橡皮塊緊貼在圓筒