【優(yōu)品】高中物理人教版必修2 第5章第7節(jié)生活中的圓周運(yùn)動 課件4

1、人教版 必修2第7節(jié) 生活中的圓周運(yùn)動第五章曲線運(yùn)動導(dǎo)學(xué)鏈接課標(biāo)定位1鞏固向心力和向心加速度的知識2會在具體問題中分析向心力的來源3會用牛頓第二定律解決生活中較簡單的圓周運(yùn)動問題自主學(xué)習(xí)一、鐵路的彎道運(yùn)動特點(diǎn)：火車在彎道上運(yùn)動時實(shí)際做 ，因而具有向心加速度，由于其質(zhì)量巨大，需要很大的 軌道設(shè)計：轉(zhuǎn)彎處外軌略 內(nèi)軌，火車轉(zhuǎn)彎時鐵軌對火車的支持力FN的方向是 ，它與重力的合力指向 ，為火車轉(zhuǎn)彎提供一部分向心力向心力的來源：依據(jù)彎道的半徑和規(guī)定的行駛速度，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 的合力來提供圓周運(yùn)動向心力高于斜向彎道的內(nèi)側(cè)圓心重力支持力這種拐彎時外高內(nèi)低的設(shè)計，可

2、以減小車輪與路面軌道的磨損，提高車輛在拐彎時的速度溫馨提示圖5-7-1重力 支持力 mgFN 小于 圖5-7-2FNmg 大于 mgFN 完全失重 沒有壓力 完全失重 四、離心運(yùn)動1定義：物體沿切線飛出或做逐漸 的運(yùn)動2發(fā)生離心的條件：向心力 或合力 向心力3應(yīng)用： ， ， 4防止：汽車轉(zhuǎn)彎時要 ；轉(zhuǎn)速很高的砂輪，其飛輪半徑不宜太 遠(yuǎn)離圓心突然消失不足以提供洗衣機(jī)脫水離心水泵制造無縫鋼管限速大圖5-7-3名師解疑轉(zhuǎn)彎平面為水平面雖然外軌高于內(nèi)軌，但整個外軌是等高的，整個內(nèi)軌也是等高的因而火車在行駛的過程中，重心的高度不變，即火車重心的軌跡在同一水平面內(nèi)故火車的圓周平面是水平面，而不是斜面即火車

3、的向心加速度和向心力均是沿水平面而指向圓心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，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)火車行駛速度v與規(guī)定速度v0不相等時，火車所需向心力不再僅有重力和彈力的合力提供，此時內(nèi)外軌道對火車輪緣有擠壓作用，具體情況如下：當(dāng)火車行駛速度vv0時，外軌道對輪緣有側(cè)壓力當(dāng)火車行駛速度vv0時，內(nèi)軌道對輪緣有側(cè)壓力汽車、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，以減小車輪受到地面施加的側(cè)向摩擦力特別提醒圖5-7-4圖5-7-5三、離心運(yùn)動的理解離心運(yùn)動的實(shí)質(zhì)離心

4、運(yùn)動是物體逐漸遠(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)動的物體，總是有沿著圓周切線飛出去的趨向，之所以沒有飛出去，是因?yàn)槭艿较蛐牧ψ饔玫木壒蕪哪撤N意義上說，向心力的作用是不斷地把物體從圓周運(yùn)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，物體就會沿切線方向飛出去物體做離心運(yùn)動的條件做圓周運(yùn)動的物體，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，物體做遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動，即離心運(yùn)動合外力與向心力的關(guān)系(如圖5-7-6所示)圖5-7-6注意(1)離心運(yùn)動并不是指物體在“離心力”作用下的運(yùn)動，做離心運(yùn)動的物體不受“離心力”作用(2)離心運(yùn)動并不是沿半徑方向向外遠(yuǎn)離

5、圓心的運(yùn)動火車轉(zhuǎn)彎問題 分類例析【典例1】 一段鐵路轉(zhuǎn)彎處，內(nèi)外軌高度差為h10 cm，彎道半徑為r625 m，軌距l(xiāng)1 435 mm，求這段彎道的設(shè)計速度v0是多大？(g10 m/s2)【變式1】火車在拐彎時，對于向心力的分析，下列說法正確的是()A由于火車本身作用而產(chǎn)生了向心力B主要是由于內(nèi)外軌的高度差的作用，車身略有傾斜，車身 所受重力的分力產(chǎn)生了向心力C火車在拐彎時的速率小于規(guī)定速率時，內(nèi)軌將給火車側(cè)壓力，側(cè)壓力就是向心力D火車在拐彎時的速率大于規(guī)定速率時，外軌將給火車側(cè)壓力，側(cè)壓力作為火車拐彎時向心力的一部分解析火車正常拐彎時，重力和支持力的合力提供向心力，故A、B錯；拐彎速率大于(

6、或小于)標(biāo)準(zhǔn)速率時，外軌(或內(nèi)軌)有側(cè)壓力作用，此時火車受重力、支持力、側(cè)壓力作用，三力的合力提供向心力答案D【典例2】 如圖5-7-7所示，質(zhì)量m2.0104 kg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60 m，如果橋面承受的壓力不超過3.0105 N，則：圖5-7-7汽車過橋問題 (1)汽車允許的最大速率是多少？(2)若以所求速度行駛，汽車對橋面的最小壓力是多少？(g取10 m/s2)解析汽車駛至凹面的底部時，合力向上，此時車對橋面壓力最大；汽車駛至凸面的頂部時，合力向下，此時車對橋面的壓力最小(1)汽車在凹面的底部時，由牛頓第三定律可知，橋面對汽車的支持力FN13.0105N，根據(jù)牛頓第二定律【變式2】建造在公路上的橋梁大多是凸形橋，較少是水平橋，更少有凹形橋 ，其主要原因是()A為了節(jié)省建筑材料，以減少建橋成本B汽車以同樣速度通過凹形橋時