-生活中的圓周運動課件

生活中的圓周運動

生活中的圓周運動生活中的圓周運動12021/2/21生活中的圓周運動生活中的圓周運動生活中的圓周運動1207生活中的圓周運動22021/2/217生活中的圓周運動22021/2/21外軌外輪內(nèi)輪內(nèi)軌一、鐵路的彎道32021/2/21外軌外輪內(nèi)輪內(nèi)軌一、鐵路的彎道32021/2/21一、鐵路的彎道FF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。1、內(nèi)外軌道一樣高時外軌對輪緣的彈力F提供向心力。外軌內(nèi)軌思考:怎樣才能使輪緣跟鐵軌不相互擠壓，又能產(chǎn)生使火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力呢?外軌內(nèi)軌42021/2/21一、鐵路的彎道FF由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的，且由FN一、鐵路的彎道F合G2、外軌高于內(nèi)軌時重力G和支持力FN的合力F合提供一部分向心力。如果外軌超出內(nèi)軌的高度適當，可以使重力G與支持力FN的合力F合剛好等于火車轉(zhuǎn)彎所需要的向心力。這時，與輪緣不相互擠壓。52021/2/21FN一、鐵路的彎道F合G2、外軌高于內(nèi)軌時重力G和支持力FN例1、鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是200m，規(guī)定火車通過這里的速度是72km/h，軌道面與水平面之間的夾角應該為多大才能使軌道不受輪緣的擠壓？解：火車在轉(zhuǎn)彎時所需的向心力由火車所受的重力和軌道對火車支持力的合力提供，如圖所示：GFNαF合α62021/2/21例1、鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是200m，規(guī)定火車通過這里的速度例1、鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是200m，規(guī)定火車通過這里的速度是72km/h，軌道面與水平面之間的夾角應該為多大才能使軌道不受輪緣的擠壓？保持內(nèi)外軌的這個高度差，如果車的速度大于或小于72km/h，會分別發(fā)生什么現(xiàn)象？說明理由。解：如果車的速度大于72km/h火車在轉(zhuǎn)彎時所需的向心力大于重力和支持力的合力，火車將擠壓外軌，外軌的彈力、重力和支持力的合力提供向心力。GFNαF外72021/2/21例1、鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是200m，規(guī)定火車通過這里的速度例1、鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是200m，規(guī)定火車通過這里的速度是72km/h，軌道面與水平面之間的夾角應該為多大才能使軌道不受輪緣的擠壓？保持內(nèi)外軌的這個高度差，如果車的速度大于或小于72km/h，會分別發(fā)生什么現(xiàn)象？說明理由。解：如果車的速度小于72km/h火車在轉(zhuǎn)彎時所需的向心力小于重力和支持力的合力，火車將擠壓內(nèi)軌，內(nèi)軌的彈力、重力和支持力的合力提供向心力。GFNαF內(nèi)82021/2/21例1、鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是200m，規(guī)定火車通過這里的速度例2、一輛汽車m=2.0×103kg在水平公路上行駛，經(jīng)過半徑r=50m的彎道時，如果車速度v=72km/h，這輛汽車會不會發(fā)生事故？已知輪胎與路面間的最大靜摩擦力fm=0.9×104N。解：這輛汽車經(jīng)過彎路時所需向心力據(jù)題意，最大靜摩擦力只為0.9×104N，所以汽車會發(fā)生事故。f92021/2/21例2、一輛汽車m=2.0×103kg在水平公路上行駛，經(jīng)過半例2、一輛汽車m=2.0×103kg在水平公路上行駛，經(jīng)過半徑r=50m的彎道時，已知輪胎與路面間的最大靜摩擦力fm=0.9×104N，求這輛汽車安全通過彎道的最大速度？解：這輛汽車經(jīng)過彎路時路面所能提供的最大向心力102021/2/21例2、一輛汽車m=2.0×103kg在水平公路上行駛，經(jīng)過半二、拱形橋112021/2/21二、拱形橋112021/2/21二、拱形橋汽車過拱形橋時的運動也可看做圓周運動。質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度v前進，若橋面的圓弧半徑為R時，汽車通過橋的最高點時對橋的壓力？GFN當汽車的速度不斷增大時，會發(fā)生什么現(xiàn)象？注意：汽車過拱型橋的速度不宜過大,否則FN將消失,汽車將飛離橋面。122021/2/21二、拱形橋汽車過拱形橋時的運動也可看做圓周運動。質(zhì)量為m的汽你見過凹形的橋嗎？瀘定橋132021/2/21你見過凹形的橋嗎？瀘定橋132021/2/21二、拱形橋汽車過拱形橋時的運動也可看做圓周運動。質(zhì)量為m的汽車在凹形橋上以速度v前進，若橋面的圓弧半徑為R時，汽車通過橋的最低點時對橋的壓力？GFN比較汽車以相同的速度大小通過拱形橋的最高點和凹形橋的最低點時對橋的壓力？注意：汽車過凹形橋的速度不宜過大,否則FN’過大,汽車可能壓壞凹型橋或者爆胎。142021/2/21二、拱形橋汽車過拱形橋時的運動也可看做圓周運動。質(zhì)量為m的汽拱型橋：凹型橋：

無論過拱型橋還是凹型橋，都應當減速行駛。152021/2/21拱型橋：凹型橋：無論過拱型橋還是凹型橋，mgFN根據(jù)牛頓第二定律：P28思考與討論162021/2/21mgFN根據(jù)牛頓第二定律：P28思考與討論162021/2/三、航天器中的失重現(xiàn)象GFN航天員處于失重狀態(tài)航天員處于完全失重狀態(tài)當時0=NF172021/2/21三、航天器中的失重現(xiàn)象GFN航天員處于失重狀態(tài)航天員處于完全

問題1：物體做圓周運動，向心力的作用是什么？

問題2：如果向心力突然消失，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

問題3：如果向心力突然變小，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？如果突然變大呢？182021/2/21問題1：物體做圓周運動，向心力的作用是什么？F=0F<mr2F=mr2FF192021/2/21F=0F<mr2F=mr2FF192021/2/21F=0F<mr2F=mr2FF202021/2/21F=0F<mr2F=mr2FF202021/2/21供提供物體做圓周運動的力需物體做圓周運動所需的力勻速圓周運動離心運動向心運動向心、圓周、離心運動“供”“需”是否平衡決定物體做何種運動212021/2/21供提供物體做圓周運動的力需物體做圓周運動所需的力勻速圓周運動四、離心現(xiàn)象

做勻速圓周運動

的物體,在一定條件

下,做逐漸遠離圓心

的運動,這種運動叫

做離心運動。水滴的離心運動222021/2/21四、離心現(xiàn)象水滴的離心運動222021/2/21物體做離心運動的條件

(1)做勻速圓周運動的物體，合外力突然消失時，物體就沿切線方向飛去，物體做離心運動。

(2)做勻速圓周運動的物體，在合外力不足以提供物體做圓周運動的向心力時，物體也會遠離圓心做離心運動。232021/2/21物體做離心運動的條件232021/2/21實例1.離心干燥器離心運動的應用242021/2/21實例1.離心干燥器離心運動的應用242021/2/21

汽車轉(zhuǎn)彎252021/2/21252021/2/21豎直平面內(nèi)圓周運動問題GFN小球運動在圓形軌道最高點時當時最小向心運動若時，小球?qū)⒆鍪裁催\動？1、物體沿圓的內(nèi)軌道運動262021/2/21豎直平面內(nèi)圓周運動問題GFN小球運動在圓形軌道最高點時當時最豎直平面內(nèi)圓周運動問題GFN小球運動在圓形軌道最低點時，向心力由什么力提供1、物體沿圓的內(nèi)軌道運動272021/2/21豎直平面內(nèi)圓周運動問題GFN小球運動在圓形軌道最低點時，向心例、質(zhì)量為1kg的小球沿半徑為40cm的圓環(huán)在豎直平面內(nèi)做圓周運動，如圖所示，求（1）小球在圓環(huán)的最高點A不掉下來的最小速度是多少？此時小球的向心加速度是多少？GFN解：小球在最高點時受力如圖：當時最小最小，因此時所以282021/2/21例、質(zhì)量為1kg的小球沿半徑為40cm的圓環(huán)在豎直平面內(nèi)做圓（2）若小球以此的速度經(jīng)過圓環(huán)的最高點后繼續(xù)沿圓周運動到最低點B，求在最低點B時對圓環(huán)的壓力是多少？例、質(zhì)量為1kg的小球沿半徑為40cm的圓環(huán)在豎直平面內(nèi)做圓周運動，如圖所示，求（1）小球在圓環(huán)的最高點A不掉下來的最小速度是多少？此時小球的向心加速度是多少？GFN292021/2/21（2）若小球以此的速度經(jīng)過圓環(huán)的最高點后繼續(xù)沿圓周運動到最低

雜技演員表演“水流星”節(jié)目，我們發(fā)現(xiàn)不管演員怎樣掄，水都不會從杯里灑出，甚至杯子在豎直面內(nèi)運動到最高點時，已經(jīng)杯口朝下，水也不會從杯子里灑出。這是為什么？GFN當時最小302021/2/21雜技演員表演“水流星”節(jié)目，我們發(fā)現(xiàn)不管演員怎樣掄，

雜技演員表演“水流星”節(jié)目，我們發(fā)現(xiàn)不管演員怎樣掄，水都不會從杯里灑出，甚至杯子在豎直面內(nèi)運動到最高點時，已經(jīng)杯口朝下，水也不會從杯子里灑出。這是為什么？①

當時，F(xiàn)Ｎ＝０，水在杯中剛好不流出，此時水作圓周運動所需向心力剛好完全由重力提供，此為臨界條件。②

當時，F(xiàn)Ｎ>０，杯底對水有一向下的力的作用，此時水作圓周運動所需向心力由Ｎ和重力Ｇ的合力提供。③當時，F(xiàn)Ｎ<０，實際情況杯底不可能給水向上的力，所以，此時水將會流出杯子。312021/2/21雜技演員表演“水流星”節(jié)目，我們發(fā)現(xiàn)不管演員怎樣掄，例、用細繩栓著質(zhì)量為m的物體,在豎直平面內(nèi)做圓周運動,則下列說法正確的是:A.小球過最高點時,繩子的張力可以為零B.小球過最高點時的最小速度為零C.小球剛好過最高點是的最小速度是D.小球過最高點時,繩子對小球的作用力可以與球所受的重力方向相反TmgO2、細線連接物體在豎直面上做圓周運動當時最小最小322021/2/21例、用細繩栓著質(zhì)量為m的物體,在豎直平面內(nèi)做圓周運動,則下列過最高點的最小速度是多大?V=0當時GFN當時GFN桿對小球有向下的拉力。桿對小球有向上的支持力。當時3、細桿連接物體在豎直面上做圓周運動332021/2/21過最高點的最小速度是多大?V=0當時GFN當時GFN桿對小球謝謝觀賞342021/2/21謝謝觀賞342021/2/21生活中的圓周運動

生活中的圓周運動生活中的圓周運動352021/2/21生活中的圓周運動生活中的圓周運動生活中的圓周運動1207生活中的圓周運動362021/2/217生活中的圓周運動22021/2/21外軌外輪內(nèi)輪內(nèi)軌一、鐵路的彎道372021/2/21外軌外輪內(nèi)輪內(nèi)軌一、鐵路的彎道32021/2/21一、鐵路的彎道FF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。1、內(nèi)外軌道一樣高時外軌對輪緣的彈力F提供向心力。外軌內(nèi)軌思考:怎樣才能使輪緣跟鐵軌不相互擠壓，又能產(chǎn)生使火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力呢?外軌內(nèi)軌382021/2/21一、鐵路的彎道FF由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的，且由FN一、鐵路的彎道F合G2、外軌高于內(nèi)軌時重力G和支持力FN的合力F合提供一部分向心力。如果外軌超出內(nèi)軌的高度適當，可以使重力G與支持力FN的合力F合剛好等于火車轉(zhuǎn)彎所需要的向心力。這時，與輪緣不相互擠壓。392021/2/21FN一、鐵路的彎道F合G2、外軌高于內(nèi)軌時重力G和支持力FN例1、鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是200m，規(guī)定火車通過這里的速度是72km/h，軌道面與水平面之間的夾角應該為多大才能使軌道不受輪緣的擠壓？解：火車在轉(zhuǎn)彎時所需的向心力由火車所受的重力和軌道對火車支持力的合力提供，如圖所示：GFNαF合α402021/2/21例1、鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是200m，規(guī)定火車通過這里的速度例1、鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是200m，規(guī)定火車通過這里的速度是72km/h，軌道面與水平面之間的夾角應該為多大才能使軌道不受輪緣的擠壓？保持內(nèi)外軌的這個高度差，如果車的速度大于或小于72km/h，會分別發(fā)生什么現(xiàn)象？說明理由。解：如果車的速度大于72km/h火車在轉(zhuǎn)彎時所需的向心力大于重力和支持力的合力，火車將擠壓外軌，外軌的彈力、重力和支持力的合力提供向心力。GFNαF外412021/2/21例1、鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是200m，規(guī)定火車通過這里的速度例1、鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是200m，規(guī)定火車通過這里的速度是72km/h，軌道面與水平面之間的夾角應該為多大才能使軌道不受輪緣的擠壓？保持內(nèi)外軌的這個高度差，如果車的速度大于或小于72km/h，會分別發(fā)生什么現(xiàn)象？說明理由。解：如果車的速度小于72km/h火車在轉(zhuǎn)彎時所需的向心力小于重力和支持力的合力，火車將擠壓內(nèi)軌，內(nèi)軌的彈力、重力和支持力的合力提供向心力。GFNαF內(nèi)422021/2/21例1、鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是200m，規(guī)定火車通過這里的速度例2、一輛汽車m=2.0×103kg在水平公路上行駛，經(jīng)過半徑r=50m的彎道時，如果車速度v=72km/h，這輛汽車會不會發(fā)生事故？已知輪胎與路面間的最大靜摩擦力fm=0.9×104N。解：這輛汽車經(jīng)過彎路時所需向心力據(jù)題意，最大靜摩擦力只為0.9×104N，所以汽車會發(fā)生事故。f432021/2/21例2、一輛汽車m=2.0×103kg在水平公路上行駛，經(jīng)過半例2、一輛汽車m=2.0×103kg在水平公路上行駛，經(jīng)過半徑r=50m的彎道時，已知輪胎與路面間的最大靜摩擦力fm=0.9×104N，求這輛汽車安全通過彎道的最大速度？解：這輛汽車經(jīng)過彎路時路面所能提供的最大向心力442021/2/21例2、一輛汽車m=2.0×103kg在水平公路上行駛，經(jīng)過半二、拱形橋452021/2/21二、拱形橋112021/2/21二、拱形橋汽車過拱形橋時的運動也可看做圓周運動。質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度v前進，若橋面的圓弧半徑為R時，汽車通過橋的最高點時對橋的壓力？GFN當汽車的速度不斷增大時，會發(fā)生什么現(xiàn)象？注意：汽車過拱型橋的速度不宜過大,否則FN將消失,汽車將飛離橋面。462021/2/21二、拱形橋汽車過拱形橋時的運動也可看做圓周運動。質(zhì)量為m的汽你見過凹形的橋嗎？瀘定橋472021/2/21你見過凹形的橋嗎？瀘定橋132021/2/21二、拱形橋汽車過拱形橋時的運動也可看做圓周運動。質(zhì)量為m的汽車在凹形橋上以速度v前進，若橋面的圓弧半徑為R時，汽車通過橋的最低點時對橋的壓力？GFN比較汽車以相同的速度大小通過拱形橋的最高點和凹形橋的最低點時對橋的壓力？注意：汽車過凹形橋的速度不宜過大,否則FN’過大,汽車可能壓壞凹型橋或者爆胎。482021/2/21二、拱形橋汽車過拱形橋時的運動也可看做圓周運動。質(zhì)量為m的汽拱型橋：凹型橋：

無論過拱型橋還是凹型橋，都應當減速行駛。492021/2/21拱型橋：凹型橋：無論過拱型橋還是凹型橋，mgFN根據(jù)牛頓第二定律：P28思考與討論502021/2/21mgFN根據(jù)牛頓第二定律：P28思考與討論162021/2/三、航天器中的失重現(xiàn)象GFN航天員處于失重狀態(tài)航天員處于完全失重狀態(tài)當時0=NF512021/2/21三、航天器中的失重現(xiàn)象GFN航天員處于失重狀態(tài)航天員處于完全

問題1：物體做圓周運動，向心力的作用是什么？

問題2：如果向心力突然消失，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？

問題3：如果向心力突然變小，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？如果突然變大呢？522021/2/21問題1：物體做圓周運動，向心力的作用是什么？F=0F<mr2F=mr2FF532021/2/21F=0F<mr2F=mr2FF192021/2/21F=0F<mr2F=mr2FF542021/2/21F=0F<mr2F=mr2FF202021/2/21供提供物體做圓周運動的力需物體做圓周運動所需的力勻速圓周運動離心運動向心運動向心、圓周、離心運動“供”“需”是否平衡決定物體做何種運動552021/2/21供提供物體做圓周運動的力需物體做圓周運動所需的力勻速圓周運動四、離心現(xiàn)象

做勻速圓周運動

的物體,在一定條件

下,做逐漸遠離圓心

的運動,這種運動叫

做離心運動。水滴的離心運動562021/2/21四、離心現(xiàn)象水滴的離心運動222021/2/21物體做離心運動的條件

(1)做勻速圓周運動的物體，合外力突然消失時，物體就沿切線方向飛去，物體做離心運動。

(2)做勻速圓周運動的物體，在合外力不足以提供物體做圓周運動的向心力時，物體也會遠離圓心做離心運動。572021/2/21物體做離心運動的條件232021/2/21實例1.離心干燥器離心運動的應用582021/2/21實例1.離心干燥器離心運動的應用242021/2/21

汽車轉(zhuǎn)彎592021/2/21252021/2/21豎直平面內(nèi)圓周運動問題GFN小球運動在圓形軌道最高點時當時最小向心運動若時，小球?qū)⒆鍪裁催\動？1、物體沿圓的內(nèi)軌道運動602021/2/21豎直平面內(nèi)圓周運動問題GFN小球運動在圓形軌道最高點時當時最豎直平面內(nèi)圓周運動問題GFN小球運動在圓形軌道最低點時，向心力由什么力提供1、物體沿圓的內(nèi)軌道運動612021/2/21豎直平面內(nèi)圓周運動問題GFN小球運動在圓形軌道最低點時，向心例、質(zhì)量為1kg的小球沿半徑為40cm的圓環(huán)在豎直平面內(nèi)做圓周運動，如圖所示，求（1）小球在圓環(huán)的最高點A不掉下來的最小速度是多少？此時小球的向心加速度是多少？GFN解：小球在最高點時受力如圖：當時最小最小，因此時所以622021/2/21例、質(zhì)量為1kg的小球沿半徑為40cm的圓環(huán)在豎直平面內(nèi)做圓（2）若小球以此的速度經(jīng)過圓環(huán)的最高點后繼續(xù)沿圓周運動到最低點B，求在最低點B時對圓環(huán)的壓力是多少？例、質(zhì)量為1kg的小球沿半徑為40cm的圓環(huán)在豎直平面內(nèi)做圓周運動，如圖所示，求（1）小球在圓環(huán)的最高點A不掉下來的最小速度是多少