64生活中的圓周運動課件高一下學期物理人教版2

第六章圓周運動6.4生活中的圓周運動人教版（2019）授課人：2022-2023學年高中物理同步備課必修第二冊提供物體做圓周運動的力做圓周運動的物體所需的力從“供”“需”兩方面研究生活中做圓周運動的物體由物體受力情況決定由物體的運動情況決定=“供需”平衡物體做勻速圓周運動本節(jié)課牛頓第二定律F=ma的應用向心力公式深化理解1、火車轉彎是什么力提供向心力？思<1>火車車輪構造鐵軌踏面輪緣O<2>內(nèi)軌，外軌一樣高時，什么力提供火車所需的向心力？外軌內(nèi)軌<3>火車質(zhì)量、速度比較大，故所需向心力也很大。擠壓的后果會怎樣?

鐵路的彎道——外軌高于內(nèi)軌<1>軌跡圓心在哪？<2>如何適當選擇內(nèi)外軌高度差？<3>如何增大彎道的設計速度？<4>若火車的速度大于或小于這個設計速度時，是否會發(fā)生危險？(1)、當火車行駛速率

時，F(xiàn)n=F合，內(nèi)外軌道都不受擠壓，對兩輪緣都沒有壓力(3)、當火車行駛速率

時，F(xiàn)n=F合-F側，內(nèi)軌道受到擠壓對輪緣有側壓力(2)、當火車行駛速率

時，F(xiàn)n=F合+F側，外軌道受到擠壓對輪緣有側壓力在實際生活中，鐵路修好后θ（h、L）、r是確定的，所以火車轉彎的安全速度也為定值F合＝mgtanθ總結西班牙超速列車脫軌事件OmgFNf汽車在水平地面上轉彎是什么力提供向心力的呢?汽車轉彎汽車在水平路面上轉彎所需要的向心力來源:汽車側向所受的靜摩擦力。當汽車轉彎的半徑一定時,汽車的速度v越大,所需的向心力也越大,靜摩擦力也越大,當靜摩擦力為最大靜摩擦力時:由此可見:當汽車轉彎時,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)生側滑現(xiàn)象。改進措施:(1)增大轉彎半徑(2)增加路面的粗糙程度(3)最重要的一點:司機應該減速慢行!(4)增加路面高度差——外高內(nèi)低汽車轉彎時的措施：把轉彎處的道路修成外高內(nèi)低。（高速路和賽道）GFNF向Fn飛機轉彎:類似于火車轉彎GFFn拱形橋（凸形橋）凹形橋水平橋問題：汽車過拱形橋時，速度為v，拱橋半徑為R，在最高點時，求凸橋?qū)ζ嚨闹С至N？思考與討論問題：汽車過凹形橋時，速度為v，凹橋半徑為R，在最低點時，求凹橋?qū)ζ嚨闹С至N？思考與討論航天器中的失重現(xiàn)象03

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？……mg思考與討論

地球可以看作一個巨大的拱型橋，其半徑就是地球半徑R=

6400km，若汽車不斷加速，則地面對它的支持力就會變小，汽車速度多大時，支持力會變成零FN=0？此時司機處于完全失重狀態(tài)。由得想一想想一想：什么維持近地航天器做圓周運動？萬有引力有人把航天器失重的原因說成是它離地球太遠，從而擺脫了地球引力，這種說法對嗎？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動.如果地球的引力突然消失，航天器將做什么樣的運動呢？想一想離心運動04OF合=mω2r，F(xiàn)合＜mω2r，F(xiàn)

合=0，1、定義：做勻速圓周運動的物體，在所受合力突然消失，或者不足以提供圓周運動所需的向心力時，做逐漸遠離圓心的運動，這種運動叫做離心運動.2、條件：0≤F合＜mω2r供<需物體沿切線方向飛出遠離圓心物體做勻速圓周運動物體做逐漸遠離圓心的運動(1)當F＝mω2r時，物體做勻速圓周運動；(2)當F＝0時，物體沿切線方向飛出；(3)當F＜mω2r時，物體逐漸遠離圓心；(4)當F＞mω2r時，物體逐漸靠近圓心。理解：（1）物體做離心運動，并不是受到“離心力”作用，更不是“離心力”大于向心力，而是外界提供的向心力不足或突然消失。（2）離心運動不是沿著半徑背離圓心的運動，而是沿著切線或曲線離心的運動。結論離心運動的應用離心拋擲離心甩干離心脫水離心分離(1)離心運動的應用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擺和旋轉來完成的,運動員手持鏈球鏈條的一端,在鏈球高速旋轉時,突然松手,拉力消失,鏈就沿切線方向飛出去。

在雨天,我們可以通過旋轉雨傘的方法甩干雨傘上的水滴,旋轉時,當轉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,水滴就會做遠離圓心的運動而被甩出去。

把濕布塊放在離心干燥器的金屬網(wǎng)籠里,網(wǎng)籠轉得比較慢時,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,當網(wǎng)籠轉的比較快時,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、制作“棉花”糖的原理：內(nèi)筒與洗衣機的脫水筒相似，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，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，到達溫度較低的外筒就會迅速冷卻凝固，變得纖細雪白，像一團團棉花。

“離心澆鑄”技術模具繞一固定軸旋轉，當達到500轉每分時，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。

啤酒何以清澈透亮？

原來這也與離心分離密切相關。因為麥汁中含有一種極不穩(wěn)定的冷凝固物，應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進行分離處理，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。當離心機轉得比較慢時，縮口的阻力F足以提供所需的向心力，縮口上方的水銀柱做圓周運動。當離心機轉得相當快時，阻力F不足以提供所需的向心力，水銀柱做離心運動而進入玻璃泡內(nèi)。

離心沉淀器要使原來作勻速圓周運動的物體作離心運動，該怎么辦？1、提高轉速，使所需向心力增大到大于物體所受合外力.2、減小合外力或使其消失.供＝需供<需想一想賽道設計離心運動的危害與防止交通限速課堂小結火車轉彎汽車過橋失重現(xiàn)象離心運動

當v＜gRtanθ

：

當v＞gRtanθ

：輪緣受到外軌向內(nèi)的彈力輪緣受到內(nèi)軌向外的彈力FN<mg:失重FN>mg:超重做離心運動的條件：1.如圖所示，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動。若小球運動到P

點時，拉力F發(fā)生變化，下列關于小球運動情況的說法中正確的是(

)BC若拉力突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb

做離心運動B.若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPb

做離心運動C.若拉力突然消失，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運動D.若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc

做近心運動2.如圖所示，光滑圓盤中心有一個小孔，用細繩穿過小孔，兩端各系一小球A、B，A、B等質(zhì)量，盤上的小球A

做半徑為r=20cm的勻速圓周運動，若要保持B

球靜止，A

球的角速度多大？ABFF解：對于A，根據(jù)牛頓第二定律F=mω2r對于B，F(xiàn)=mg解得3.下列有關洗衣機脫水筒的脫水原理說法正確的是(

)A．水滴受離心力作用，而沿背離圓心的方向甩出B．水滴受到向心力，由于慣性沿切線方向甩出C．水滴受到的離心力大于它受到的向心力，從而沿切線方向甩出D．水滴與衣服間的附著力小于它所需的向心力，于是沿切線方向甩出D4．人造地球衛(wèi)星繞地球做勻速圓周運動，下列說法中正確的有(

)A．可以用天平測量物體的質(zhì)量B．可以用水銀氣壓計測艙內(nèi)的氣壓C．可以用彈簧測力計測拉力D．在衛(wèi)星內(nèi)將重物掛于彈簧測力計上，彈簧測力計示數(shù)為零，但重物仍受地球的引力CD典例分析05【練習1】（2022秋·重慶市育才中學高一期末）（多選）在修筑鐵路時，彎道處的外軌會略高于內(nèi)軌。如圖所示，當火車以規(guī)定的行駛速度轉彎時，內(nèi)、外軌均不會受到輪緣的擠壓，設此時的速度大小為v，重力加速度為g，兩軌所在面的傾角為θ，則（）A．該彎道的半徑B．當火車質(zhì)量改變時，規(guī)定的行駛速度大小不變C．當火車速率大于v時，內(nèi)軌將受到輪緣的擠壓D．當火車速率小于v時，外軌將受到輪緣的擠壓【參考答案】AB【練習2】汽車在過凹凸路面時，都會做減速操作，如圖A、B分別是一段凹凸路面的最高點和最低點，若把汽車視作質(zhì)點，則下列說法正確的是（）A．汽車行駛到A點時，處于超重狀態(tài)，如果采取加速操作會使車胎受到更大的壓力B．汽車行駛到B點時，處于超重狀態(tài)，如果采取加速操作會使汽車飛離路面C．汽車行駛到A點時，處于失重狀態(tài)，如果采取減速操作會增加車胎與路面間的彈力，使得行駛更加穩(wěn)定安全D．汽車行駛到B點時，處于失重狀態(tài)，如果采取減速操作會增加車胎與路面間的彈力，使得行駛更加穩(wěn)定安全【參考答案】C【練習3】翻滾過山車是一種非常刺激而有趣的游樂項目。如圖甲所示，小剛同學所坐的翻滾過山車正在下行中，如圖乙所示，他此時所做的運動及所受合力的可能方向分別是（）A．勻速圓周運動、沿F1方向 B．勻速圓周運動、沿F2方向C．加速圓周運動、沿F3方向 D．減速圓周運動、沿F2方向【參考答案】C【練習4】（2023秋·長春外國語高一期末）（多選）若將短道速滑運動員在彎道轉彎的過程看成在水平冰面上的一段勻速圓周運動，轉彎時冰刀嵌入冰內(nèi)從而使冰刀受與冰面夾角為θ（蹬冰角）的支持力，不計一切摩擦，彎道半徑為R，重力加速度為g。以下說法正確的是（）A．地面對運動員的作用力與重力與重力大小相等B．武大靖轉彎時速度的大小為C．若武大靖轉彎速度變大則需要減小蹬冰角D．武大靖做勻速圓周運動，他所受合外力保持不變【參考答案】BC【練