6.4生活中的圓周運動+課件-高一下學期物理人教版（2019）必修第二冊+

第六章圓周運動4生活中的圓周運動1、會分析火車轉彎、汽車過拱形橋等實際問題中的向心力來源。2、了解航天器中的失重現(xiàn)象及其原因。3、了解離心運動及物體做離心運動的條件，知道離心運動的應用及其危害。物體做勻速圓周運動時需要什么力？誰來提供？需要向心力，由合力提供向心力方向：大?。嚎偸侵赶驁A心向心力的特點？什么叫向心加速度？其物理意義？公式如何？定義：物體做勻速圓周運動時總指向圓心的加速度。物理意義：描述速度方向變化快慢的物理量大?。何靼嘌懒熊嚸撥壥鹿柿熊囖D彎時速度過快為什么容易發(fā)生脫軌事故？GFN.F(1)如果鐵路彎道的內(nèi)、外軌一樣高，火車在轉彎時的向心力由什么力提供？會導致怎樣的后果？向心力來源：產(chǎn)生的后果：外軌思考與討論GFNF內(nèi)軌外軌對輪緣的彈力不僅鐵軌和車輪極易受損，還可能使火車側翻θ思考與討論(2)如果火車外軌道比內(nèi)軌道高。火車可以不受軌道側向的彈力F嗎？(3)若不受側向軌道的彈力，誰充當向心力？是沿哪個方向？在轉彎處外軌略高于內(nèi)軌FNGOF合θOGFNF合θθF合＝mgtanθ火車的速度大于或小于這個值時，軌道對輪緣有擠壓嗎？軌道對輪緣無擠壓，此時火車的速度為多大？火車轉彎時所需的向心力1、臨界速度

質(zhì)量為m的火車轉彎時，做勻速圓周運動的軌道半徑為r，軌道的傾角為θ，求火車速度多大時對軌道無側向壓力。GFNθ(3)當v<v0時，輪緣受到____________的擠壓力，______易損壞。(2)當v>v0時，輪緣受到____________的擠壓力，______易損壞。2.若v0為火車不受軌道側壓力的臨界速度。不受外軌向內(nèi)外軌內(nèi)軌向外內(nèi)軌(1)當v=v0時，輪緣______側壓力。GFNθFFGθFNF合θ思考高速公路轉彎處和場地自行車比賽的賽道，路面往往有一定的傾斜度。說說這樣設計的原因。答案

路面有一定的傾斜度，可以由重力和支持力的合力提供部分向心力，避免轉彎速度較快時發(fā)生側滑。

√2.(2024·潮州市高一月考)自行車山地越野賽在一段山路轉彎時的情景如圖所示，轉彎時當?shù)孛鎸嚨淖饔昧νㄟ^車(包括人)的重心時，車將不會傾倒。設自行車和人的總質(zhì)量M=80kg，自行車輪胎與路面間的動摩擦因數(shù)μ=0.8，徑向最大靜摩擦力等于滑動摩擦力大小，彎道可看成一段半徑r=50m的圓弧，取g=10m/s2，空氣阻力不計。(1)自行車以v=10m/s的速度勻速通過水平彎道，求自行車受到的徑向靜摩擦力大??；(2)若彎道處路面水平，求自行車轉彎時不發(fā)生側滑的最大速度vm；(3)若彎道處路面向內(nèi)側傾斜，與水平面的夾角為15°，已知sin15°=0.26，cos15°=0.97，tan15°=0.27。要使自行車不受徑向摩擦力作用，其速度大小應為多少？(可用根號表示)

思考與討論1、公路上的拱形橋是常見的，汽車過橋時，也可以看做什么運動？2、那么是什么力提供汽車的向心力呢？不同面受力有什么不同？解：mg和FN的合力提供汽車做圓周運動的向心力，由牛頓第二定律得：1、凹形橋

質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為R，當汽車通過橋的最低點時，試畫出汽車受力分析圖，哪些力提供了向心力？橋對汽車的支持力多大？mgFNa隨著速度的增大，汽車通過橋的最低點時所受的支持力如何變化？由牛頓第三定律得：方向：豎直向下2、拱形橋

質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為R，當汽車通過橋的最高點時，試畫出汽車受力分析圖，哪些力提供了向心力？橋對汽車的支持力多大？

mgFNa解：mg和FN的合力提供汽車做圓周運動的向心力，由牛頓第二定律得：方向：豎直向上思考與討論（最高點）（3）當FN=0時，v等于多少？

（1）當v=0時，F(xiàn)N等于多少？（2）當v增大時，F(xiàn)N如何變化？

（4）當

時，汽車將做何種運動？（5）此時人和座位之間是否有壓力存在？mgFN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0？這時駕駛員與座椅之間的壓力是多少？駕駛員軀體各部分之間的壓力是多少？他這時可能有什么感覺？問題分析(1)人的向心力：(2)支持力大?。寒敃r，座椅對人的支持力為0，人處于完成失重狀態(tài)。

地球半徑為6400km，則要脫離地球的束縛發(fā)射衛(wèi)星或飛船的最小速度為多少？1.如圖所示，一輛質(zhì)量為1500kg的汽車通過一座半徑為50m的圓弧形拱橋頂部.g取10m/s2.(1)如果汽車以6m/s的速度經(jīng)過拱橋的頂部，則汽車對圓弧形拱橋的壓力是多大？mgFN注意牛頓第三定律

車的重力和橋對車的支持力的合力提供向心力根據(jù)牛頓第三定律得，F(xiàn)N′＝FN＝13920N(2)如果汽車對圓弧形拱橋的壓力恰好為零，則汽車通過拱橋的頂部時速度是多大？壓力恰好為零，由重力提供向心力

2.(2023·常德市高一期中)質(zhì)量為3×103kg的汽車，以36km/h的速度通過圓弧半徑為50m的凸形橋，則：(重力加速度g取10m/s2)(1)汽車到達橋最高點時，求橋所受的壓力大小，此時汽車處于超重還是失重？(2)如果設計為凹形橋，半徑仍為50m，汽車仍以36km/h的速度通過，求在最低點時汽車對橋的壓力大小，此時汽車處于超重還是失重？答案

(1)2.4×104N失重

(2)3.6×104N超重太空中的失重思考與討論

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？

這種說法是錯誤的，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。如果地球對航天器的引力突然消失，那么航天器將做什么運動？

01.(2023·安慶市高一期中)在“天宮二號”中工作的航天員可以自由懸浮在空中，處于失重狀態(tài)，下列分析正確的是A.失重就是航天員不受力的作用B.失重的原因是航天器離地球太遠，從而擺脫了地球引力的束縛C.失重是航天器獨有的現(xiàn)象，在地球上不可能存在失重現(xiàn)象D.正是由于引力的存在，才使航天員有可能做環(huán)繞地球的圓周運動√思考與討論：圖中運動產(chǎn)生的原因是什么？在做什么運動？物體作圓周運動的條件若“提供”≠“需要”？“提供”=“需要”做圓周運動的物體沿_____方向飛出或做________圓心的運動。提供向心力的合力突然______，或者合力_________提供所需的向心力。2.物體做離心運動的原因1.定義：切線逐漸遠離消失不足以

(1)當F合=0時，物體沿______方向做__________________；(2)當0<F合<mω2r時，“提供”不足，物體做____________。(3)當F合=mω2r時，“提供”等于“需要”，物體做_______________；(4)當F合>mω2r時，“提供”超過“需要”，物體做____________。切線勻速直線運動離心運動勻速圓周運動近心運動4.離心運動的應用和防止(1)應用：離心干燥器；洗衣機的_________；離心制管技術；分離血漿和紅細胞的離心機。脫水筒(2)防止：轉動的砂輪、飛輪的轉速不能過高；在公路彎道，車輛不允許超過___________。規(guī)定的速度1.(2023·佛山市高一期中)在短道速滑項目中，運動員繞周長僅111米的短道競賽。運動員比賽過程中在通過彎道時如果不能很好地控制速度，將發(fā)生側滑而摔離正常比賽路線。圖中圓弧虛線Ob代表彎道，即正常運動路線，Oa為運動員在O點時的速度方向(研究時可將運動員看作質(zhì)點)。下列論述正確的是A.發(fā)生側滑是因為運動員受到的合力方向背離圓心B.發(fā)生側滑是因為運動員受到的合力大于所需要的向心力C.