人教版《圓周運(yùn)動(dòng)》1課件

第五章曲線運(yùn)動(dòng)第五章曲線運(yùn)動(dòng)目標(biāo)定位1.能定性分析鐵路彎道處外軌比內(nèi)軌高的原因，能定量分析汽車(chē)過(guò)拱形橋最高點(diǎn)和凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力.2.了解航天器中的失重現(xiàn)象及其原因.3.知道離心運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生的條件，了解離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止.學(xué)案8生活中的圓周運(yùn)動(dòng)目標(biāo)定位1.能定性分析鐵路彎道處外軌比內(nèi)軌高的原因，能定量分知識(shí)探究自我檢測(cè)知識(shí)探究自我檢測(cè)知識(shí)探究一、鐵路的彎道問(wèn)題設(shè)計(jì)設(shè)火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)：(1)如圖1所示，如果軌道是水平的，火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)受到哪些力的作用？什么力提供向心力？圖1答案

軌道水平時(shí)，火車(chē)受重力、支持力、軌道對(duì)輪緣的彈力、向后的摩擦力，向心力由軌道對(duì)輪緣的彈力來(lái)提供.知識(shí)探究一、鐵路的彎道問(wèn)題設(shè)計(jì)設(shè)火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周(2)(1)中獲得向心力的方法好不好？為什么？若不好，如何改進(jìn)？答案

這種方法不好，因?yàn)榛疖?chē)的質(zhì)量很大，行駛的速度也不小，輪緣與外軌的相互作用力很大，鐵軌和車(chē)輪極易受損.改進(jìn)方法：在轉(zhuǎn)彎處使外軌略高于內(nèi)軌，使重力和支持力的合力提供向心力，這樣外軌就不受輪緣的擠壓了.(2)(1)中獲得向心力的方法好不好？為什么？若不好，如何改(3)當(dāng)軌道平面與水平面之間的夾角為α，轉(zhuǎn)彎半徑為R時(shí)，火車(chē)行駛速度多大軌道才不受擠壓？答案

火車(chē)受力如圖所示，則(3)當(dāng)軌道平面與水平面之間的夾角為α，轉(zhuǎn)彎半徑為R時(shí)，火車(chē)要點(diǎn)提煉1.向心力來(lái)源：在鐵路的彎道處，內(nèi)、外鐵軌有高度差，火車(chē)在此處依規(guī)定的速度行駛，轉(zhuǎn)彎時(shí)，向心力幾乎完全由

和

的合力提供，即F＝

.2.規(guī)定速度：若火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，火車(chē)輪緣不受軌道壓力，則mgtanα＝

，故v0＝

，其中R為彎道半徑，α為軌道所在平面與水平面的夾角，v0為彎道規(guī)定的速度.(1)當(dāng)v＝v0時(shí)，F(xiàn)n＝F，即轉(zhuǎn)彎時(shí)所需向心力等于支持力和重力的合力，這時(shí)內(nèi)、外軌

，這就是設(shè)計(jì)的限速狀態(tài).均無(wú)側(cè)壓力重力G支持力FNmgtanα要點(diǎn)提煉1.向心力來(lái)源：在鐵路的彎道處，內(nèi)、外鐵軌有高度差，(2)當(dāng)v>v0時(shí)，F(xiàn)n>F，即所需向心力大于支持力和重力的合力，這時(shí)

對(duì)車(chē)輪有側(cè)壓力，以彌補(bǔ)向心力不足的部分.(3)當(dāng)v<v0時(shí)，F(xiàn)n<F，即所需向心力小于支持力和重力的合力，這時(shí)

對(duì)車(chē)輪有側(cè)壓力，以抵消向心力過(guò)大的部分.說(shuō)明：火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)受力情況和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)與圓錐擺類(lèi)似.內(nèi)軌外軌(2)當(dāng)v>v0時(shí)，F(xiàn)n>F，即所需向心力大于支持力和重力的二、拱形橋問(wèn)題設(shè)計(jì)1.質(zhì)量為m的汽車(chē)在拱形橋上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為R，試畫(huà)出汽車(chē)受力分析圖，并求出汽車(chē)通過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力.比較汽車(chē)的重力與汽車(chē)對(duì)橋的壓力哪個(gè)大？二、拱形橋問(wèn)題設(shè)計(jì)1.質(zhì)量為m的汽車(chē)在拱形橋上以速度v行駛可見(jiàn)，汽車(chē)對(duì)橋的壓力FN′小于汽車(chē)的重力mg，并且，壓力隨汽車(chē)速度的增大而減小.可見(jiàn)，汽車(chē)對(duì)橋的壓力FN′小于汽車(chē)的重力mg，并且，壓力隨汽2.當(dāng)汽車(chē)通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，汽車(chē)對(duì)橋的壓力比汽車(chē)的重力大還是小呢？答案

汽車(chē)在凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力大小為(受力分析如圖)2.當(dāng)汽車(chē)通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，汽車(chē)對(duì)橋的壓力比汽車(chē)的重力大還要點(diǎn)提煉1.汽車(chē)過(guò)拱形橋(如圖2)圖2mg－FN要點(diǎn)提煉1.汽車(chē)過(guò)拱形橋(如圖2)圖2mg－FN2.汽車(chē)過(guò)凹形橋(如圖3)由此可知，汽車(chē)對(duì)橋面的壓力

其自身重力，故凹形橋易被壓垮，因而實(shí)際中拱形橋多于凹形橋.圖3FN－mg大于2.汽車(chē)過(guò)凹形橋(如圖3)由此可知，汽車(chē)對(duì)橋面的壓力三、航天器中的失重現(xiàn)象和離心運(yùn)動(dòng)問(wèn)題設(shè)計(jì)1.若把地球看成一個(gè)大拱橋，設(shè)地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g.(1)在地球赤道上勻速率行駛的汽車(chē)速度多大時(shí)對(duì)地面的壓力為零？答案

當(dāng)FN＝0時(shí)，只有重力提供向心力，三、航天器中的失重現(xiàn)象和離心運(yùn)動(dòng)問(wèn)題設(shè)計(jì)1.若把地球看成一(2)當(dāng)汽車(chē)以上述速度行駛時(shí)，駕駛員對(duì)座椅的壓力為多大？此時(shí)駕駛員處于什么狀態(tài)(“超重”、“失重”或“完全失重”)?(3)脫離地面行駛的汽車(chē)可以看成“航天飛機(jī)”，航天員在太空中處于什么狀態(tài)？答案

完全失重狀態(tài).(2)當(dāng)汽車(chē)以上述速度行駛時(shí)，駕駛員對(duì)座椅的壓力為多大？此時(shí)答案

沿圓周的切線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)(離心運(yùn)動(dòng))離心運(yùn)動(dòng).答案沿圓周的切線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)(離心運(yùn)動(dòng))離心運(yùn)動(dòng).要點(diǎn)提煉1.航天器中的失重現(xiàn)象(3)航天器內(nèi)的任何物體都處于

狀態(tài).完全失重mg－FN完全失重要點(diǎn)提煉1.航天器中的失重現(xiàn)象(3)航天器內(nèi)的任何物體都處于2.離心運(yùn)動(dòng)(1)離心運(yùn)動(dòng)的原因：合力

，而不是物體又受到了“離心力”.(2)合力與向心力的關(guān)系對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的影響(如圖4所示)圖4突然消失或不足以提供所需的向心力2.離心運(yùn)動(dòng)突然消失或不足以提供所需的向心力若F合＝mω2r，物體做

運(yùn)動(dòng).若F合<mω2r，物體做

運(yùn)動(dòng).若F合＝0時(shí)，物體

.若F合>mω2r，物體做近心運(yùn)動(dòng).(3)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止①應(yīng)用：離心干燥器；洗衣機(jī)的

；離心制管技術(shù).②防止：汽車(chē)在公路轉(zhuǎn)彎處必須

；轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪的轉(zhuǎn)速不能太高.限速行駛勻速圓周離心沿切線方向飛出脫水筒若F合＝mω2r，物體做四、豎直面內(nèi)的“繩桿模型”的臨界問(wèn)題1.輕繩模型(如圖5所示)圖5(1)繩(內(nèi)軌道)施力特點(diǎn)：只能施加向下的拉力(或壓力).FT＋mg四、豎直面內(nèi)的“繩桿模型”的臨界問(wèn)題1.輕繩模型(如圖5所示不能0mg零下不能0mg零下2.輕桿模型(如圖6所示)(1)桿(雙軌道)施力特點(diǎn)：既能施加向下的拉力，也能施加向上的支持力.(2)在最高點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)方程上下FN＋mgmgmg－FN圖62.輕桿模型(如圖6所示)上下FN＋mgmgmg－FN圖6當(dāng)v＝0時(shí)，mg＝FN，球恰好到達(dá)最高點(diǎn).圖6(3)桿類(lèi)的臨界速度為v臨＝

.0當(dāng)v＝0時(shí)，mg＝FN，球恰好到達(dá)最高點(diǎn).0典例精析一、火車(chē)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題圖7典例精析一、火車(chē)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題圖7A.內(nèi)軌對(duì)內(nèi)側(cè)車(chē)輪輪緣有擠壓B.外軌對(duì)外側(cè)車(chē)輪輪緣有擠壓A.內(nèi)軌對(duì)內(nèi)側(cè)車(chē)輪輪緣有擠壓答案

C答案C二、汽車(chē)過(guò)橋問(wèn)題例2

一輛質(zhì)量m＝2t的轎車(chē)，駛過(guò)半徑R＝90m的一段凸形橋面，g＝10m/s2，求：(1)轎車(chē)以10m/s的速度通過(guò)橋面最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面的壓力是多大？解析轎車(chē)通過(guò)凸形橋面最高點(diǎn)時(shí)，豎直方向受力分析如圖所示：二、汽車(chē)過(guò)橋問(wèn)題例2一輛質(zhì)量m＝2t的轎車(chē)，駛過(guò)半徑R＝根據(jù)牛頓第三定律，轎車(chē)在橋面最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面壓力的大小為1.78×104N.答案

1.78×104N(2)在最高點(diǎn)對(duì)橋面的壓力等于零時(shí)，車(chē)的速度大小是多少？答案

30m/s根據(jù)牛頓第三定律，轎車(chē)在橋面最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面壓力的大小為1.7三、豎直面內(nèi)的“繩桿模型”問(wèn)題例3一細(xì)繩與水桶相連，水桶中裝有水，水桶與細(xì)繩一起在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖8所示，水的質(zhì)量m＝0.5kg，水的重心到轉(zhuǎn)軸的距離l＝50cm.(g取10m/s2)圖8三、豎直面內(nèi)的“繩桿模型”問(wèn)題例3一細(xì)繩與水桶相連，水桶中(1)若在最高點(diǎn)水不流出來(lái)，求桶的最小速率；解析以水桶中的水為研究對(duì)象，在最高點(diǎn)恰好不流出來(lái)，說(shuō)明水的重力恰好提供其做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，此時(shí)桶的速率最小.答案

2.24m/s(1)若在最高點(diǎn)水不流出來(lái)，求桶的最小速率；答案2.24(2)若在最高點(diǎn)水桶的速率v＝3m/s，求水對(duì)桶底的壓力.代入數(shù)據(jù)可得：FN＝4N.由牛頓第三定律，水對(duì)桶底的壓力：FN′＝4N.答案

4N(2)若在最高點(diǎn)水桶的速率v＝3m/s，求水對(duì)桶底的壓力.四、對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的理解例4如圖9所示，高速公路轉(zhuǎn)彎處彎道圓半徑R＝100m，汽車(chē)輪胎與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.23.最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，若路面是水平的，問(wèn)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)不發(fā)生徑向滑動(dòng)(離心現(xiàn)象)所許可的最大速率vm為多大？當(dāng)超過(guò)vm時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？(g＝9.8m/s2)圖9四、對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的理解例4如圖9所示，高速公路轉(zhuǎn)彎處彎道圓半解析在水平路面上轉(zhuǎn)彎，向心力只能由靜摩擦力提供，設(shè)汽車(chē)質(zhì)量為m，則Ffm＝μmg，代入數(shù)據(jù)可得vm≈15m/s＝54km/h.當(dāng)汽車(chē)的速度超過(guò)54km/h時(shí)，解析在水平路面上轉(zhuǎn)彎，向心力只能由靜摩擦力提供，設(shè)汽車(chē)質(zhì)量也就是說(shuō)提供的合外力不足以維持汽車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，汽車(chē)將做離心運(yùn)動(dòng)，嚴(yán)重的將會(huì)出現(xiàn)翻車(chē)事故.答案

54km/h汽車(chē)做離心運(yùn)動(dòng)或出現(xiàn)翻車(chē)事故也就是說(shuō)提供的合外力不足以維持汽車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，課堂要點(diǎn)小結(jié)課堂要點(diǎn)小結(jié)自我檢測(cè)1.(交通工具的轉(zhuǎn)彎問(wèn)題)公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶.如圖10，某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧，當(dāng)汽車(chē)行駛的速率為vc時(shí)，汽車(chē)恰好沒(méi)有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì).則在該彎道處(

)圖101234自我檢測(cè)1.(交通工具的轉(zhuǎn)彎問(wèn)題)公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故A.路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低B.車(chē)速只要低于vc，車(chē)輛便會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)C.車(chē)速雖然高于vc，但只要不超出某一最高限度，車(chē)輛便不會(huì)向

外側(cè)滑動(dòng)D.當(dāng)路面結(jié)冰時(shí)，與未結(jié)冰時(shí)相比，vc的值變小解析當(dāng)汽車(chē)行駛的速度為vc時(shí)，路面對(duì)汽車(chē)沒(méi)有摩擦力，路面對(duì)汽車(chē)的支持力與汽車(chē)重力的合力提供向心力，此時(shí)要求路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低，選項(xiàng)A正確.1234A.路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低1234當(dāng)速度稍大于vc時(shí)，汽車(chē)有向外側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì)，因而受到向內(nèi)側(cè)的摩擦力，當(dāng)摩擦力小于最大靜摩擦力時(shí)，車(chē)輛不會(huì)向外側(cè)滑動(dòng)，選項(xiàng)C正確.同樣，速度稍小于vc時(shí)，車(chē)輛不會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.vc的大小只與路面的傾斜程度和轉(zhuǎn)彎半徑有關(guān)，與地面的粗糙程度無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤.答案

AC1234當(dāng)速度稍大于vc時(shí)，汽車(chē)有向外側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì)，因而受到向內(nèi)側(cè)的2.(航天器中的失重現(xiàn)象)2013年6月11日至26日，“神舟十號(hào)”飛船圓滿完成了太空之行，期間還成功進(jìn)行了人類(lèi)歷史上第二次太空授課，女航天員王亞平做了大量失重狀態(tài)下的精美物理實(shí)驗(yàn).關(guān)于失重狀態(tài)，下列說(shuō)法正確的是(

)A.航天員仍受重力的作用B.航天員受力平衡C.航天員所受重力等于所需的向心力D.航天員不受重力的作用12342.(航天器中的失重現(xiàn)象)2013年6月11日至26日，“神1234解析做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的空間站中的航天員，所受重力全部提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，處于完全失重狀態(tài)，并非航天員不受重力作用，A、C正確，B、D錯(cuò)誤.答案

AC2019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)2019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)1234解析做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的空間站中的航天員，所受重力全部12343.(對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的理解)如圖11所示，光滑水平面上，質(zhì)量為m的小球在拉力F作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng).若小球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，拉力F發(fā)生變化，下列關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)情況的說(shuō)法中正確的是(

)圖112019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)2019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)12343.(對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的理解)如圖11所示，光滑水平面上，1234A.若拉力突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng)B.若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng)C.若拉力突然消失，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng)D.若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc做近心運(yùn)動(dòng)2019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)2019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)1234A.若拉力突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng)2011234解析若拉力突然變大，則小球?qū)⒆鼋倪\(yùn)動(dòng)，不會(huì)沿軌跡Pb做離心運(yùn)動(dòng)，A錯(cuò)誤.若拉力突然變小，則小球?qū)⒆鲭x心運(yùn)動(dòng)，但由于力與速度有一定的夾角，故小球?qū)⒆銮€運(yùn)動(dòng)，B正確，D錯(cuò)誤.若拉力突然消失，則小球?qū)⒀刂鳳點(diǎn)處的切線運(yùn)動(dòng)，C正確.答案

BC2019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)2019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)1234解析若拉力突然變大，則小球?qū)⒆鼋倪\(yùn)動(dòng)，不會(huì)沿軌跡12344.(豎直面內(nèi)的繩桿模型)長(zhǎng)L＝0.5m的輕桿，其一端連接著一個(gè)零件A，A的質(zhì)量m＝2kg.現(xiàn)讓A在豎直平面內(nèi)繞O點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖12所示.在A通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，求下列兩種情況下A對(duì)桿的作用力大小(g＝10m/s2).圖122019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)2019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)12344.(豎直面內(nèi)的繩桿模型)長(zhǎng)L＝0.5m的輕桿，其(1)A的速率為1m/s；解析以A為研究對(duì)象，設(shè)其受到桿的拉力為F，1234答案

16N2019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)2019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)(1)A的速率為1m/s；1234答案16N2019人1234答案

44N(2)A的速率為4m/s.2019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)2019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)1234答案44N(2)A的速率為4m/s.2019人2019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)2019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)2019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(第五章曲線運(yùn)動(dòng)第五章曲線運(yùn)動(dòng)目標(biāo)定位1.能定性分析鐵路彎道處外軌比內(nèi)軌高的原因，能定量分析汽車(chē)過(guò)拱形橋最高點(diǎn)和凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力.2.了解航天器中的失重現(xiàn)象及其原因.3.知道離心運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生的條件，了解離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止.學(xué)案8生活中的圓周運(yùn)動(dòng)目標(biāo)定位1.能定性分析鐵路彎道處外軌比內(nèi)軌高的原因，能定量分知識(shí)探究自我檢測(cè)知識(shí)探究自我檢測(cè)知識(shí)探究一、鐵路的彎道問(wèn)題設(shè)計(jì)設(shè)火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周運(yùn)動(dòng)：(1)如圖1所示，如果軌道是水平的，火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)受到哪些力的作用？什么力提供向心力？圖1答案

軌道水平時(shí)，火車(chē)受重力、支持力、軌道對(duì)輪緣的彈力、向后的摩擦力，向心力由軌道對(duì)輪緣的彈力來(lái)提供.知識(shí)探究一、鐵路的彎道問(wèn)題設(shè)計(jì)設(shè)火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的運(yùn)動(dòng)是勻速圓周(2)(1)中獲得向心力的方法好不好？為什么？若不好，如何改進(jìn)？答案

這種方法不好，因?yàn)榛疖?chē)的質(zhì)量很大，行駛的速度也不小，輪緣與外軌的相互作用力很大，鐵軌和車(chē)輪極易受損.改進(jìn)方法：在轉(zhuǎn)彎處使外軌略高于內(nèi)軌，使重力和支持力的合力提供向心力，這樣外軌就不受輪緣的擠壓了.(2)(1)中獲得向心力的方法好不好？為什么？若不好，如何改(3)當(dāng)軌道平面與水平面之間的夾角為α，轉(zhuǎn)彎半徑為R時(shí)，火車(chē)行駛速度多大軌道才不受擠壓？答案

火車(chē)受力如圖所示，則(3)當(dāng)軌道平面與水平面之間的夾角為α，轉(zhuǎn)彎半徑為R時(shí)，火車(chē)要點(diǎn)提煉1.向心力來(lái)源：在鐵路的彎道處，內(nèi)、外鐵軌有高度差，火車(chē)在此處依規(guī)定的速度行駛，轉(zhuǎn)彎時(shí)，向心力幾乎完全由

和

的合力提供，即F＝

.2.規(guī)定速度：若火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，火車(chē)輪緣不受軌道壓力，則mgtanα＝

，故v0＝

，其中R為彎道半徑，α為軌道所在平面與水平面的夾角，v0為彎道規(guī)定的速度.(1)當(dāng)v＝v0時(shí)，F(xiàn)n＝F，即轉(zhuǎn)彎時(shí)所需向心力等于支持力和重力的合力，這時(shí)內(nèi)、外軌

，這就是設(shè)計(jì)的限速狀態(tài).均無(wú)側(cè)壓力重力G支持力FNmgtanα要點(diǎn)提煉1.向心力來(lái)源：在鐵路的彎道處，內(nèi)、外鐵軌有高度差，(2)當(dāng)v>v0時(shí)，F(xiàn)n>F，即所需向心力大于支持力和重力的合力，這時(shí)

對(duì)車(chē)輪有側(cè)壓力，以彌補(bǔ)向心力不足的部分.(3)當(dāng)v<v0時(shí)，F(xiàn)n<F，即所需向心力小于支持力和重力的合力，這時(shí)

對(duì)車(chē)輪有側(cè)壓力，以抵消向心力過(guò)大的部分.說(shuō)明：火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)受力情況和運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)與圓錐擺類(lèi)似.內(nèi)軌外軌(2)當(dāng)v>v0時(shí)，F(xiàn)n>F，即所需向心力大于支持力和重力的二、拱形橋問(wèn)題設(shè)計(jì)1.質(zhì)量為m的汽車(chē)在拱形橋上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為R，試畫(huà)出汽車(chē)受力分析圖，并求出汽車(chē)通過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力.比較汽車(chē)的重力與汽車(chē)對(duì)橋的壓力哪個(gè)大？二、拱形橋問(wèn)題設(shè)計(jì)1.質(zhì)量為m的汽車(chē)在拱形橋上以速度v行駛可見(jiàn)，汽車(chē)對(duì)橋的壓力FN′小于汽車(chē)的重力mg，并且，壓力隨汽車(chē)速度的增大而減小.可見(jiàn)，汽車(chē)對(duì)橋的壓力FN′小于汽車(chē)的重力mg，并且，壓力隨汽2.當(dāng)汽車(chē)通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，汽車(chē)對(duì)橋的壓力比汽車(chē)的重力大還是小呢？答案

汽車(chē)在凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力大小為(受力分析如圖)2.當(dāng)汽車(chē)通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)，汽車(chē)對(duì)橋的壓力比汽車(chē)的重力大還要點(diǎn)提煉1.汽車(chē)過(guò)拱形橋(如圖2)圖2mg－FN要點(diǎn)提煉1.汽車(chē)過(guò)拱形橋(如圖2)圖2mg－FN2.汽車(chē)過(guò)凹形橋(如圖3)由此可知，汽車(chē)對(duì)橋面的壓力

其自身重力，故凹形橋易被壓垮，因而實(shí)際中拱形橋多于凹形橋.圖3FN－mg大于2.汽車(chē)過(guò)凹形橋(如圖3)由此可知，汽車(chē)對(duì)橋面的壓力三、航天器中的失重現(xiàn)象和離心運(yùn)動(dòng)問(wèn)題設(shè)計(jì)1.若把地球看成一個(gè)大拱橋，設(shè)地球半徑為R，地球表面的重力加速度為g.(1)在地球赤道上勻速率行駛的汽車(chē)速度多大時(shí)對(duì)地面的壓力為零？答案

當(dāng)FN＝0時(shí)，只有重力提供向心力，三、航天器中的失重現(xiàn)象和離心運(yùn)動(dòng)問(wèn)題設(shè)計(jì)1.若把地球看成一(2)當(dāng)汽車(chē)以上述速度行駛時(shí)，駕駛員對(duì)座椅的壓力為多大？此時(shí)駕駛員處于什么狀態(tài)(“超重”、“失重”或“完全失重”)?(3)脫離地面行駛的汽車(chē)可以看成“航天飛機(jī)”，航天員在太空中處于什么狀態(tài)？答案

完全失重狀態(tài).(2)當(dāng)汽車(chē)以上述速度行駛時(shí)，駕駛員對(duì)座椅的壓力為多大？此時(shí)答案

沿圓周的切線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)(離心運(yùn)動(dòng))離心運(yùn)動(dòng).答案沿圓周的切線方向做勻速直線運(yùn)動(dòng)(離心運(yùn)動(dòng))離心運(yùn)動(dòng).要點(diǎn)提煉1.航天器中的失重現(xiàn)象(3)航天器內(nèi)的任何物體都處于

狀態(tài).完全失重mg－FN完全失重要點(diǎn)提煉1.航天器中的失重現(xiàn)象(3)航天器內(nèi)的任何物體都處于2.離心運(yùn)動(dòng)(1)離心運(yùn)動(dòng)的原因：合力

，而不是物體又受到了“離心力”.(2)合力與向心力的關(guān)系對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的影響(如圖4所示)圖4突然消失或不足以提供所需的向心力2.離心運(yùn)動(dòng)突然消失或不足以提供所需的向心力若F合＝mω2r，物體做

運(yùn)動(dòng).若F合<mω2r，物體做

運(yùn)動(dòng).若F合＝0時(shí)，物體

.若F合>mω2r，物體做近心運(yùn)動(dòng).(3)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止①應(yīng)用：離心干燥器；洗衣機(jī)的

；離心制管技術(shù).②防止：汽車(chē)在公路轉(zhuǎn)彎處必須

；轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪的轉(zhuǎn)速不能太高.限速行駛勻速圓周離心沿切線方向飛出脫水筒若F合＝mω2r，物體做四、豎直面內(nèi)的“繩桿模型”的臨界問(wèn)題1.輕繩模型(如圖5所示)圖5(1)繩(內(nèi)軌道)施力特點(diǎn)：只能施加向下的拉力(或壓力).FT＋mg四、豎直面內(nèi)的“繩桿模型”的臨界問(wèn)題1.輕繩模型(如圖5所示不能0mg零下不能0mg零下2.輕桿模型(如圖6所示)(1)桿(雙軌道)施力特點(diǎn)：既能施加向下的拉力，也能施加向上的支持力.(2)在最高點(diǎn)的動(dòng)力學(xué)方程上下FN＋mgmgmg－FN圖62.輕桿模型(如圖6所示)上下FN＋mgmgmg－FN圖6當(dāng)v＝0時(shí)，mg＝FN，球恰好到達(dá)最高點(diǎn).圖6(3)桿類(lèi)的臨界速度為v臨＝

.0當(dāng)v＝0時(shí)，mg＝FN，球恰好到達(dá)最高點(diǎn).0典例精析一、火車(chē)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題圖7典例精析一、火車(chē)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題圖7A.內(nèi)軌對(duì)內(nèi)側(cè)車(chē)輪輪緣有擠壓B.外軌對(duì)外側(cè)車(chē)輪輪緣有擠壓A.內(nèi)軌對(duì)內(nèi)側(cè)車(chē)輪輪緣有擠壓答案

C答案C二、汽車(chē)過(guò)橋問(wèn)題例2

一輛質(zhì)量m＝2t的轎車(chē)，駛過(guò)半徑R＝90m的一段凸形橋面，g＝10m/s2，求：(1)轎車(chē)以10m/s的速度通過(guò)橋面最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面的壓力是多大？解析轎車(chē)通過(guò)凸形橋面最高點(diǎn)時(shí)，豎直方向受力分析如圖所示：二、汽車(chē)過(guò)橋問(wèn)題例2一輛質(zhì)量m＝2t的轎車(chē)，駛過(guò)半徑R＝根據(jù)牛頓第三定律，轎車(chē)在橋面最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面壓力的大小為1.78×104N.答案

1.78×104N(2)在最高點(diǎn)對(duì)橋面的壓力等于零時(shí)，車(chē)的速度大小是多少？答案

30m/s根據(jù)牛頓第三定律，轎車(chē)在橋面最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面壓力的大小為1.7三、豎直面內(nèi)的“繩桿模型”問(wèn)題例3一細(xì)繩與水桶相連，水桶中裝有水，水桶與細(xì)繩一起在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖8所示，水的質(zhì)量m＝0.5kg，水的重心到轉(zhuǎn)軸的距離l＝50cm.(g取10m/s2)圖8三、豎直面內(nèi)的“繩桿模型”問(wèn)題例3一細(xì)繩與水桶相連，水桶中(1)若在最高點(diǎn)水不流出來(lái)，求桶的最小速率；解析以水桶中的水為研究對(duì)象，在最高點(diǎn)恰好不流出來(lái)，說(shuō)明水的重力恰好提供其做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，此時(shí)桶的速率最小.答案

2.24m/s(1)若在最高點(diǎn)水不流出來(lái)，求桶的最小速率；答案2.24(2)若在最高點(diǎn)水桶的速率v＝3m/s，求水對(duì)桶底的壓力.代入數(shù)據(jù)可得：FN＝4N.由牛頓第三定律，水對(duì)桶底的壓力：FN′＝4N.答案

4N(2)若在最高點(diǎn)水桶的速率v＝3m/s，求水對(duì)桶底的壓力.四、對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的理解例4如圖9所示，高速公路轉(zhuǎn)彎處彎道圓半徑R＝100m，汽車(chē)輪胎與路面間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ＝0.23.最大靜摩擦力與滑動(dòng)摩擦力相等，若路面是水平的，問(wèn)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)不發(fā)生徑向滑動(dòng)(離心現(xiàn)象)所許可的最大速率vm為多大？當(dāng)超過(guò)vm時(shí)，將會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？(g＝9.8m/s2)圖9四、對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的理解例4如圖9所示，高速公路轉(zhuǎn)彎處彎道圓半解析在水平路面上轉(zhuǎn)彎，向心力只能由靜摩擦力提供，設(shè)汽車(chē)質(zhì)量為m，則Ffm＝μmg，代入數(shù)據(jù)可得vm≈15m/s＝54km/h.當(dāng)汽車(chē)的速度超過(guò)54km/h時(shí)，解析在水平路面上轉(zhuǎn)彎，向心力只能由靜摩擦力提供，設(shè)汽車(chē)質(zhì)量也就是說(shuō)提供的合外力不足以維持汽車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，汽車(chē)將做離心運(yùn)動(dòng)，嚴(yán)重的將會(huì)出現(xiàn)翻車(chē)事故.答案

54km/h汽車(chē)做離心運(yùn)動(dòng)或出現(xiàn)翻車(chē)事故也就是說(shuō)提供的合外力不足以維持汽車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，課堂要點(diǎn)小結(jié)課堂要點(diǎn)小結(jié)自我檢測(cè)1.(交通工具的轉(zhuǎn)彎問(wèn)題)公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶.如圖10，某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧，當(dāng)汽車(chē)行駛的速率為vc時(shí)，汽車(chē)恰好沒(méi)有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì).則在該彎道處(

)圖101234自我檢測(cè)1.(交通工具的轉(zhuǎn)彎問(wèn)題)公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故A.路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低B.車(chē)速只要低于vc，車(chē)輛便會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)C.車(chē)速雖然高于vc，但只要不超出某一最高限度，車(chē)輛便不會(huì)向

外側(cè)滑動(dòng)D.當(dāng)路面結(jié)冰時(shí)，與未結(jié)冰時(shí)相比，vc的值變小解析當(dāng)汽車(chē)行駛的速度為vc時(shí)，路面對(duì)汽車(chē)沒(méi)有摩擦力，路面對(duì)汽車(chē)的支持力與汽車(chē)重力的合力提供向心力，此時(shí)要求路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低，選項(xiàng)A正確.1234A.路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低1234當(dāng)速度稍大于vc時(shí)，汽車(chē)有向外側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì)，因而受到向內(nèi)側(cè)的摩擦力，當(dāng)摩擦力小于最大靜摩擦力時(shí)，車(chē)輛不會(huì)向外側(cè)滑動(dòng)，選項(xiàng)C正確.同樣，速度稍小于vc時(shí)，車(chē)輛不會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng)，選項(xiàng)B錯(cuò)誤.vc的大小只與路面的傾斜程度和轉(zhuǎn)彎半徑有關(guān)，與地面的粗糙程度無(wú)關(guān)，D錯(cuò)誤.答案

AC1234當(dāng)速度稍大于vc時(shí)，汽車(chē)有向外側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì)，因而受到向內(nèi)側(cè)的2.(航天器中的失重現(xiàn)象)2013年6月11日至26日，“神舟十號(hào)”飛船圓滿完成了太空之行，期間還成功進(jìn)行了人類(lèi)歷史上第二次太空授課，女航天員王亞平做了大量失重狀態(tài)下的精美物理實(shí)驗(yàn).關(guān)于失重狀態(tài)，下列說(shuō)法正確的是(

)A.航天員仍受重力的作用B.航天員受力平衡C.航天員所受重力等于所需的向心力D.航天員不受重力的作用12342.(航天器中的失重現(xiàn)象)2013年6月11日至26日，“神1234解析做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的空間站中的航天員，所受重力全部提供其做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，處于完全失重狀態(tài)，并非航天員不受重力作用，A、C正確，B、D錯(cuò)誤.答案

AC2019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)2019人教版高中物理必修二課件：5.7生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(共47張PPT)1234解析做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的空間站中的航天員，所受重力全部12343.(對(duì)離心運(yùn)動(dòng)的理解)如圖11所示，光滑水平面上，質(zhì)量為m的小球在拉力F作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng).若小球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，拉力F發(fā)生變化，下列關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)情況的說(shuō)法中正確的是(

)圖112019