高一物理生活中的圓周運動課件

7、生活中的圓周運動7、生活中的圓周運動1高一物理生活中的圓周運動ppt課件2高一物理生活中的圓周運動ppt課件3高一物理生活中的圓周運動ppt課件4高一物理生活中的圓周運動ppt課件5F合"供需"平衡物體做勻速圓周運動提供物體做勻速圓周運動的力(受力分析)物體做勻速圓周運動所需的力向心力公式的理解=從"供""需"兩方面研究做圓周運動的物體F合"供需"平衡物體做勻速圓周運動提供物體做勻速圓周運動的6汽車在水平地面上轉(zhuǎn)彎是什么力提供向心力的呢?OmgFNFf問題1、汽車轉(zhuǎn)彎汽車在水平地面上轉(zhuǎn)彎是什么力提供向心力的呢?OmgFNF7汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎所需要的向心力來源:汽車側(cè)向所受的靜摩擦力。OmgFNFf當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎的半徑一定時,汽車的速度v越大,所需的向心力也越大,靜摩擦力也越大,當(dāng)靜摩擦力為最大靜摩擦力時:汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎所需要的向心力來源:汽車側(cè)向所受的靜摩擦8當(dāng)汽車沿圓周轉(zhuǎn)彎時,存在一個安全通過的最大速度,如果超過了這個速度,汽車將發(fā)生側(cè)滑現(xiàn)象。改進(jìn)措施:(1)增大轉(zhuǎn)彎半徑(2)增加路面的粗糙程度當(dāng)汽車沿圓周轉(zhuǎn)彎時,存在一個安全通過的最大速9觀察下面兩幅圖片，賽道及公路彎道有什么特點？為什么要這樣設(shè)計？路面是傾斜的

外高內(nèi)低觀察下面兩幅圖片，賽道及公路彎道有什么特點？為什么要這樣設(shè)計10思考一道例題例：球沿光滑圓錐內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，如圖。試分析向心力的來源。（圓錐擺模型）NGθ思考一道例題例：球沿光滑圓錐內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運動，如11結(jié)論將路面傾斜的原因是讓支持力與豎直方向成一角度，這樣支持力的水平分力就可以提供部分向心力，減小靜摩擦力的負(fù)擔(dān)。討論：如果傾斜路面是光滑的，汽車還能轉(zhuǎn)彎嗎？如果能，對速度有什么要求？結(jié)論將路面傾斜的原因是讓支持力與豎直方向成一角討論：如果傾斜12問題：如果傾斜路面是光滑的，汽車還能轉(zhuǎn)彎嗎？如果能，對速度有什么要求？能，根據(jù)上面例題可知，即使沒有摩擦力，只靠重力與支持力的合力充當(dāng)向心力也可以做圓周運動，此時的速度是個定值,假設(shè)路面與水平面夾角為θ，則有問題：如果汽車轉(zhuǎn)彎速度大于這個值呢？或者小于這個值呢？如果大于這個值，則汽車向上滑，如果小于這個值，則向下滑。問題：如果傾斜路面是光滑的，汽車還能轉(zhuǎn)彎嗎？能，根據(jù)上面例題13問題2、火車轉(zhuǎn)彎問題2、火車轉(zhuǎn)彎14火車車輪與鐵軌的構(gòu)造是怎樣的？輪緣火車車輪與鐵軌的構(gòu)造是怎樣的？輪緣15問題：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。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。FF問題：如果火車在水平彎道上轉(zhuǎn)彎，試分析其受火車受重力、支持力16問題：實際中的鐵路彎道是如何設(shè)計的？為什么要這樣設(shè)計？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，讓重力和支持力的合力提供部分向心力的方法。FmgFN問題：實際中的鐵路彎道是如何設(shè)計的？為什么實際鐵路彎道是傾斜17重力和支持力的合力提供向心力，以減少外軌與輪緣之間的擠壓。重力和支持力的合力提供向心力，以減少外軌與輪緣之間的擠壓。18(1)當(dāng)v=v0時：(2)當(dāng)v>v0時：(3)當(dāng)v<v0時：輪緣不受側(cè)向壓力;輪緣受到外軌向內(nèi)的擠壓力;輪緣受到內(nèi)軌向外的擠壓力。F彈F彈"供需"不平衡(1)當(dāng)v=v0時：(2)當(dāng)v>v0時：(3)當(dāng)v<v19問題：當(dāng)火車提速后，如何對舊的鐵路彎道進(jìn)行改造？內(nèi)外軌的高度差h如何確定？因為角度很小，所以問題：當(dāng)火車提速后，如何對舊的鐵路彎道進(jìn)行改因為角度很小，所20列車速度過快,造成翻車事故列車速度過快,造成翻車事故211、汽車過拱橋質(zhì)量為m

的汽車以恒定的速率v通過半徑為r的拱橋,如圖所示,求汽車在橋頂時對路面的壓力是多大?問題3、汽車過橋1、汽車過拱橋問題3、汽車過橋22解:汽車通過橋頂時,受力如圖:mgFNOr由牛頓第二定律:由牛頓第三定律:當(dāng)汽車通過橋頂時的速度逐漸增大時FN

和FN′會怎樣變化?FfF失重解:汽車通過橋頂時,受力如圖:mgFNOr由牛頓第二定律:由23問題：當(dāng)汽車在最高點對橋的壓力為0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？從該時刻以后，汽車將做什么運動？還能沿橋面做圓周運動下橋嗎？完全失重狀態(tài)人對座椅的壓力也是0，人也處于完全失重狀態(tài)汽車將做平拋運動，不能沿橋面下橋了問題：當(dāng)汽車在最高點對橋的壓力為0時，汽車的完全失重狀態(tài)人24思考與討論：地球可以看做一個巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑。會不會出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度時，地面對車的支持力是零？這時駕駛員與座椅之間的壓力是多少？思考與討論：25此時:第一宇宙速度此時:第一宇宙速度26你見過凹形橋嗎?你見過凹形橋嗎?27

拓展:質(zhì)量為m的汽車以恒定的速率v通過半徑為r的凹形橋面,如圖所示,求汽車在最低點時對橋面的壓力是多大?解:汽車通過底部時,受力如圖:GFN由牛頓第二定律:當(dāng)汽車通過橋最低點時的速度逐漸增大時FN和FN′怎樣變化?由牛頓第三定律：FFf超重拓展:質(zhì)量為m的汽車以恒定的速率v通過半徑為r的凹形橋面,28比較三種橋面受力的情況FN=GGFNGGFNFN比較三種橋面受力的情況FN=GGFNGGFNFN29問題4、航天器中的失重現(xiàn)象

什么維持近地航天器做圓周運動？萬有引力問題4、航天器中的失重現(xiàn)象什么維持近地航天器做圓周運動？萬30設(shè)航天器質(zhì)量為M，它繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑近似等于地球半徑R，航天員的質(zhì)量為m，宇宙飛船和航天員受到的地球引力近似等于他們在地面上的重力，試求飛船速度多大？座艙對宇航員的支持力多大？完全失重！設(shè)航天器質(zhì)量為M，它繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑近似等于31航天員失重狀態(tài)下移動身體航天員失重狀態(tài)下移動身體32

雜技演員在做水流星表演時，用繩系著裝有水的水桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運動，大家討論一下滿足什么條件水才能從水出桶中流出來。若水的質(zhì)量M=0.5kg，繩L=60cm，求：（1）最高點水不流出的最小速率。

（2）水在最高點速率訓(xùn)v=3m／s時，水對桶底的壓力。問題5、水流星節(jié)目

雜技演員在做水流星表演時，用繩系著裝有水的水桶，33解析：

（1）在最高點水不流出的條件是重力不大于水做圓周運動需要的向心力：則所求最小速率：

解析：

（1）在最高點水不流出的條件是34（2）當(dāng)水在最高點的速率大于v0時，只靠重力提供向心力已不足，此時水桶底對水有一向下的壓力，設(shè)為FN

由牛頓第二定律有由牛頓第三定律可知，水對水底的作用力豎直向上（2）當(dāng)水在最高點的速率大于v0時，只靠重351、做圓周運動的物體，在其所受合外力突然消失，或不足以提供圓周運動所需向心力的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運動，這種運動叫做離心運動。問題6、離心運動作離心運動的條件：1、做圓周運動的物體，在其所受合外力突然消失，或不足36

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做勻速圓周運動的物體,由于慣性總有沿切線方向飛去的傾向,在合外力突然消失或者不足以提供圓周運動所需的向心力的情況下,做逐漸遠(yuǎn)離圓心的離心運動;當(dāng)合外力大于物體做圓周運動所需的向心力時,物體做離圓心越來越近的向心運動;只有當(dāng)合外力等于所需的向心力時,物體才可能做勻速圓周運動。F拉=mω2rF拉>mω2rF拉<mω2rF拉=02、合外力與向心力的關(guān)系"供""需"是否平衡決定物體做何種運動o做勻速圓周運動的物體,由于慣性總有沿切線方向飛去的傾向373、離心運動的應(yīng)用和防止(1)離心運動的應(yīng)用①甩干雨傘上的水滴②鏈球運動

在田徑比賽中,鏈球項目就是得用離心現(xiàn)象來實現(xiàn)投擲的。鏈球的投擲是通過預(yù)擺和旋轉(zhuǎn)來完成的,運動員手持鏈球鏈條的一端,在鏈球高速旋轉(zhuǎn)時,突然松手,拉力消失,鏈就沿切線方向飛出去。

在雨天,我們可以通過旋轉(zhuǎn)雨傘的方法甩干雨傘上的水滴,旋轉(zhuǎn)時,當(dāng)轉(zhuǎn)動快到一定的程度時,水滴和雨傘之間的附著力滿足不了水滴做圓周運動所需的向心力,水滴就會做遠(yuǎn)離圓心的運動而被甩出去。3、離心運動的應(yīng)用和防止(1)離心運動的應(yīng)用①甩干雨傘上的水38

把濕布塊放在離心干燥器的金屬網(wǎng)籠里,網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較慢時,水滴跟物體的附著力F足以提供所需要的向心力,使水滴做圓周運動,當(dāng)網(wǎng)籠轉(zhuǎn)的比較快時,附著力F不足以提供所需要的向心力,于是水滴做離心運動,穿過網(wǎng)孔,飛到網(wǎng)籠外面。洗衣機(jī)的脫水筒也是利用離心運動把濕衣服甩干的。③離心干燥器oF<mω2rFv把濕布塊放在離心干燥器的金屬網(wǎng)籠里,網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比39、制作“棉花”糖的原理：內(nèi)筒與洗衣機(jī)的脫水筒相似，往內(nèi)筒加入白砂糖，加熱使糖熔化成糖汁，內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的糖汁就做離心運動，從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去，成為絲狀，到達(dá)溫度較低的外筒就會迅速冷卻凝固，變得纖細(xì)雪白，像一團(tuán)團(tuán)棉花。、制作“棉花”糖的原理：內(nèi)筒與洗衣機(jī)的脫水筒相似，往內(nèi)筒加入40

、“離心澆鑄”技術(shù)模具繞一固定軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)達(dá)到500轉(zhuǎn)每分時，將融化了的液態(tài)金屬倒入其中，它將以巨大的慣性離心力向模具壁緊壓，同時夾雜在液態(tài)金屬里的氣體和熔渣，由于其密度遠(yuǎn)小于液態(tài)的金屬，因此它們將從金屬里被分離出來。按此法澆鑄出的金屬零件密實、均勻、不含氣泡和裂痕，大大提高了使用壽命。

41、啤酒何以清澈透亮？

原來這也與離心分離密切相關(guān)。因為麥汁中含有一種極不穩(wěn)定的冷凝固物，應(yīng)盡量減少其含量才能保證啤酒不出現(xiàn)冷混濁現(xiàn)象。然而，這種冷凝固物的粒子極為微小，直徑僅有0.1―0.5微米，很難除凈。但若采用高速離心機(jī)進(jìn)行分離處理，就比較容易實現(xiàn)凈化。因為這種粒子雖然微小，但由于存在密度差，一旦進(jìn)入強大的離心力場后，二者立即“分道揚鑣”，從而可以很容易地把冷凝固粒子剔除。從蔗糖水溶液中分離蔗糖，也需依靠離心沉降方法。、啤酒何以清澈透亮？

原來這也與離心分離42(2)離心運動的防止

①在水平公路上行駛的汽車轉(zhuǎn)彎時υFfmax<mυr2Ff汽車

在水平公路上行駛的汽車,轉(zhuǎn)彎時所需的向心力是由車