§5-7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)

1、5-7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)1請(qǐng)根據(jù)你的生活經(jīng)驗(yàn)思考汽車在經(jīng)過(guò)彎道時(shí)都會(huì)？如果不這樣將可能發(fā)生？你有什么更好的解決方案嗎？你留意過(guò)公路急轉(zhuǎn)彎處的路面情況嗎？你騎自行車急轉(zhuǎn)彎時(shí)身體可能會(huì)做怎樣的調(diào)節(jié)？摩托車比賽轉(zhuǎn)彎時(shí)，你留意過(guò)賽手身體的姿勢(shì)嗎？23分析做圓周運(yùn)動(dòng)的物體受力情況OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mg4F合“供需”平衡 物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)提供物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的力F合物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的力Fn向心力公式的實(shí)際應(yīng)用=從“供” “需”兩方面研究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體51.火車轉(zhuǎn)彎： 火車在平直軌道上勻速行駛時(shí)，所受的合力等于0，那么當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，我們說(shuō)它做圓周運(yùn)動(dòng)，那么是什么力

2、提供火車的向心力呢？車輛轉(zhuǎn)彎6鐵路的彎道火車車輪的構(gòu)造火車車輪有突出的輪緣7FNFG鐵路的彎道(1)內(nèi)外軌道一樣高時(shí)轉(zhuǎn)彎火車車輪受三個(gè)力：重力、支持力、外軌對(duì)輪緣的彈力.外軌對(duì)輪緣的彈力F提供向心力F=F向由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的,且由于火車質(zhì)量很大,故輪緣和外軌間的相互作用力很大,易損壞鐵軌.怎么辦?o8火車轉(zhuǎn)彎外軌略高于內(nèi)軌9重力G 和支持力N 的合力提供提供向心力FN(2)、外軌略高于內(nèi)軌：10FNGOF合火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力的方向是在水平方向上還是在與斜面平行的方向上？11FNGOF合1、火車的速度為多大時(shí)軌道對(duì)輪緣無(wú)擠壓？F合mg tan12GFNFGFNF輪緣受到外軌向

3、內(nèi)的彈力。輪緣受到內(nèi)軌向外的彈力。 火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度太大行嗎？火車以怎樣的速度轉(zhuǎn)彎最好呢？13例：火車以半徑R= 900 m轉(zhuǎn)彎，火車質(zhì)量為8105kg ，內(nèi)外軌道的高度差為0.14m，火車軌距L=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，火車應(yīng)該以多大的速度轉(zhuǎn)彎？（較小時(shí)，tan=sin，g取10m/s2）hL=30m/s14汽車轉(zhuǎn)彎在水平路面上轉(zhuǎn)彎轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力與轉(zhuǎn)彎時(shí)的速率及半徑有關(guān)，如果轉(zhuǎn)彎時(shí)的速率過(guò)大，靜摩擦力將不能滿足轉(zhuǎn)彎需要，汽車將側(cè)滑。OmgFNFf受力分析15 車受重力mg及路面的彈力FN作用 這兩個(gè)力的合力F水平并指向圓周彎道的圓心，充當(dāng)向心力，由圖可知:F

4、mgtan 依據(jù)牛頓第二定律有 mgtan汽車轉(zhuǎn)彎什么方案更好？16為了防止汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)出現(xiàn)“側(cè)滑”的現(xiàn)象，可以：( ) a、增大汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度 b、減小汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度 c、增大汽車與路面間的摩擦 d、讓路面向內(nèi)側(cè)略傾斜 汽車轉(zhuǎn)彎及時(shí)練17飛機(jī)轉(zhuǎn)彎GNFn你知道飛機(jī)轉(zhuǎn)彎是什么樣子的嗎？機(jī)翼的傾斜程度與轉(zhuǎn)彎速度有什么關(guān)系？18二、豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)19 例、汽車質(zhì)量為m，通過(guò)橋最高點(diǎn)速度為v，橋半徑 為r，求汽車在橋頂時(shí)對(duì)路面的壓力是多大？1、拱型橋二、豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)20當(dāng)1.求汽車以速度v過(guò)半徑為r 的拱橋時(shí)對(duì)拱橋的壓力？【解】G和N的合力提供汽車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由牛

5、頓第二定律得：可見汽車的速度越大對(duì)橋的壓力越小。NG時(shí)汽車對(duì)橋的壓力為零。（臨界速度）由于豎直向下，屬失重現(xiàn)象。當(dāng)大于臨界時(shí)，汽車做什么運(yùn)動(dòng)？平拋運(yùn)動(dòng)汽車過(guò)橋問題21瀘定橋222.求汽車過(guò)凹形路段最低點(diǎn)時(shí)對(duì)路面的壓力？NG【解】G和N的合力提供汽車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，由牛頓第二定律得：可見汽車的速度越大對(duì)橋的壓力越大。由于豎直向上，屬超重現(xiàn)象。23比較三種橋面受力的情況N=GGGGNNN24思考與討論 地球可以看作一個(gè)巨大的拱型橋，其半徑就是地球半徑R（R=6400km），若汽車不斷加速，則地面對(duì)它的支持力就會(huì)變小，汽車速度多大時(shí)，支持力會(huì)變成零？25mgFN根據(jù)牛頓第二定律：26繩球模型 如

6、圖所示，小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)過(guò)最高點(diǎn)情況，軟繩（或軌道）對(duì)小球只能產(chǎn)生拉力（或壓力）的作用，小球在最高點(diǎn)時(shí)二、豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)27F=rvm2提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需要的向心力當(dāng) “供”“需”平衡時(shí)，物體做圓周運(yùn)動(dòng)28 1.一輛卡車在丘陵地勻速行駛,地形如圖所示,由于輪胎太舊,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段應(yīng)是( ) A. a處 B. b處 C. c處 D. d處拱形橋和凹形橋abcdD 2.一輛質(zhì)量為4t的汽車駛過(guò)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對(duì)橋面壓力的0.05倍.通過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)汽車牽引力是多少N.(g=10m/s2)2

7、9 一根繩子系者一個(gè)盛水的杯子，演員掄起繩子，杯子就在豎直面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，到最高點(diǎn)時(shí)，杯口朝下，但杯中的水不會(huì)流下來(lái)，為什么呢？ 當(dāng)杯子以速度v轉(zhuǎn)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，杯中水的向心力的方向向下.GFN30 長(zhǎng)L=0.5m，質(zhì)量可忽略的桿，其下端鉸接于O點(diǎn)上端連接著一個(gè)小球A，A的質(zhì)量為m=2kg，它繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖，在A通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，求下列兩種情況下，桿受A的力：1、A的速率為1m/s， 2、A的速率為4m/s。3、如果桿換成輕繩，求A能通過(guò)最高點(diǎn)的條件。31 如圖，有一個(gè)半徑為R的圓弧形軌道，滑塊A、B分別從軌道上面和下面沿軌道滑動(dòng)，如果要求它們?cè)谧罡唿c(diǎn)處不離開軌道，對(duì)它們?cè)谧罡唿c(diǎn)的速率有什么限

8、制？32 在豎直平面內(nèi)放置的內(nèi)徑為r的環(huán)形光滑管，環(huán)的半徑為R（Rr），有一質(zhì)量為m的球可在管內(nèi)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)小球恰能沿圓周運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)其速度是多大？若在最高點(diǎn)的速度分別為v1、v2，則管對(duì)球的作用力如何？ mR33 如圖，內(nèi)壁光滑的導(dǎo)管彎成圓周軌道豎直放置，其質(zhì)量為2m，小球質(zhì)量為m，在管內(nèi)滾動(dòng)，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)，導(dǎo)管剛好要離開地面，此時(shí)小球速度多大?（軌道半徑為R）34一根長(zhǎng)為L(zhǎng)的輕質(zhì)硬桿，兩端各固定一質(zhì)量為m的小球?，F(xiàn)以桿的中點(diǎn)為軸心，使兩小球在豎直平面內(nèi)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，其周期T2L/g。在如圖所示豎直位置時(shí)，桿對(duì)兩球的作用力。答案:A球:mg/2 B球:3mg/235三：航天器中的失重現(xiàn)象

9、航天員在航天器中繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，航天員只受地球引力，引力為他提供了繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力F=mv2/R,所以處于失重狀態(tài)。36 航天器繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假設(shè)它的線速度的大小為v ，軌道半徑近似等于地球半徑R ，航天員受到的地球引力近似等于他在地面測(cè)得的體重mg 。正是由于地球引力的存在，才使航天器連同其中的人和物體繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)。v2rFN mgmv gr當(dāng) 時(shí)，座艙對(duì)航天員的支持力FN0 ，航天員處于完全失重。v2rmgFNm 有人把航天器失重的原因說(shuō)成是它離地球太遠(yuǎn)，從而擺脫了地球引力，這種說(shuō)法對(duì)嗎？求：座艙對(duì)航天員的支持力為多少？37做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于本身的慣

10、性，總有沿著圓周切線方向飛去的傾向.當(dāng)F= 0時(shí)，物體沿切線方向飛出38四、離心運(yùn)動(dòng)1.離心運(yùn)動(dòng)：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合力突然消失，或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。2.物體作離心運(yùn)動(dòng)的條件：F合 F向心力思考問題？F合 = F向心力 做什么運(yùn)動(dòng)？F合 = 0 做什么運(yùn)動(dòng)？F合 F向心力 做什么運(yùn)動(dòng)？F合 F向心力 做什么運(yùn)動(dòng)？圓周近心切線遠(yuǎn)離39離心運(yùn)動(dòng)做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力消失或不足以提供所需的向心力時(shí)，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)叫做離心運(yùn)動(dòng)3.說(shuō)明：物體做離心運(yùn)動(dòng)的根本原因是“慣性”造成的404.離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用1）、離心干燥器2）、

11、洗衣機(jī)脫水桶413）、用離心機(jī)把體溫計(jì)的水銀柱甩回下面的液泡內(nèi)4.離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用4）、制作“棉花”糖425.、離心運(yùn)動(dòng)的防止：1）、在水平公路上行駛的汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)F mr2F汽車 在水平公路上行駛的汽車，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力是由車輪與路面的靜摩擦力提供的。如果轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過(guò)大，所需向心力F大于最大靜摩擦力Fmax，汽車將做離心運(yùn)動(dòng)而造成交通事故。因此，在公路彎道處，車輛行駛不允許超過(guò)規(guī)定的速度。43賽道的設(shè)計(jì)445.、離心運(yùn)動(dòng)的防止2)、高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪等45做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于本身的慣性，總有沿著圓周切線方向飛去的傾向.小結(jié) 當(dāng)F=m2r時(shí)，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)當(dāng)F= 0時(shí)，物體沿切線方向飛出

12、當(dāng)Fm2r時(shí)，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心當(dāng)Fm2r時(shí)，物體逐漸靠近圓心常見的離心干燥器等都是利用離心運(yùn)動(dòng)。46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=勻速圓周運(yùn)動(dòng)F向心運(yùn)動(dòng)471、要使原來(lái)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體做離心運(yùn)動(dòng)，可以怎么辦？A、提高轉(zhuǎn)速，使所需的向心力大于能提供 的向心力B、減小或消失合外力思考并討論48（三）離心現(xiàn)象（離心現(xiàn)象49 1.在水平鐵路轉(zhuǎn)彎處,往往使外軌略高于內(nèi)軌,這是為了( )A.減輕火車輪子擠壓外軌B.減輕火車輪子擠壓內(nèi)軌C.使火車車身傾斜，利用重力和支持力的合力提供轉(zhuǎn)彎所需向心力D.限制火車向外脫軌鐵路的彎道ACD50 2.若火車按鐵路規(guī)定速率轉(zhuǎn)彎時(shí),內(nèi)、外軌對(duì)車輪皆無(wú)側(cè)向壓力,則下列說(shuō)法中正確的是（ ）A.當(dāng)火車以小于規(guī)定速率轉(zhuǎn)彎時(shí),僅內(nèi)軌對(duì)車輪有側(cè)壓力 B.當(dāng)火車以大