《（浙江專用）2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 曲線運(yùn)動 7 生活中的圓周運(yùn)動課件 新人教版必修2.ppt》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《（浙江專用）2018-2019學(xué)年高中物理 第五章 曲線運(yùn)動 7 生活中的圓周運(yùn)動課件 新人教版必修2.ppt（50頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、7生活中的圓周運(yùn)動,第五章曲線運(yùn)動,內(nèi)容索引,,自主預(yù)習(xí)預(yù)習(xí)新知夯實(shí)基礎(chǔ),重點(diǎn)探究啟迪思維探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測檢測評價達(dá)標(biāo)過關(guān),自主預(yù)習(xí),一、鐵路的彎道1.火車在彎道上的運(yùn)動特點(diǎn)火車在彎道上運(yùn)動時做圓周運(yùn)動，具有加速度，由于其質(zhì)量巨大，因此需要很的向心力.2.轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高的缺點(diǎn)如果轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高，則由對輪緣的彈力提供向心力，這樣鐵軌和車輪極易受損.,向心,大,外軌,3.鐵路彎道的特點(diǎn)(1)轉(zhuǎn)彎處略高于.(2)鐵軌對火車的支持力不是豎直向上的，而是斜向彎道的.(3)鐵軌對火車的支持力與火車所受重力的合力指向軌道的，它提供了火車以規(guī)定速度行駛時的.,外軌,內(nèi)軌,內(nèi)側(cè),圓心,向心力,二、拱形
2、橋,mgFN,FNmg,小于,越小,大于,越大,三、航天器中的失重現(xiàn)象1.向心力分析：宇航員受到的地球引力與座艙對他的支持力的合力提供向心力，，所以FN________.2.完全失重狀態(tài)：當(dāng)v____時，座艙對宇航員的支持力FN0，宇航員處于狀態(tài).,mgFN,完全失重,四、離心運(yùn)動1.定義：做圓周運(yùn)動的物體沿切線飛出或做圓心的運(yùn)動.2.原因：向心力突然或合力不足以提供.3.離心運(yùn)動的應(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：汽車在公路轉(zhuǎn)彎處必須；轉(zhuǎn)動的砂輪、飛輪的轉(zhuǎn)速不能太高.,逐漸遠(yuǎn)離,所需的向心力,消失,脫水筒,限速行駛,答案,即學(xué)即用1.判斷下列說法的正誤.(
3、1)鐵路的彎道處，內(nèi)軌高于外軌.()(2)汽車行駛至拱形橋頂部時，對橋面的壓力等于車重.()(3)汽車行駛至凹形橋底部時，對橋面的壓力大于車重.()(4)繞地球做勻速圓周運(yùn)動的航天器中的宇航員處于完全失重狀態(tài)，故不再受重力.()(5)航天器中處于完全失重狀態(tài)的物體所受合力為零.()(6)做離心運(yùn)動的物體可以沿半徑方向向外運(yùn)動.(),,,,,,,2.飛機(jī)由俯沖轉(zhuǎn)為拉起的一段軌跡可看成一段圓弧，如圖1所示，飛機(jī)做俯沖拉起運(yùn)動時，在最低點(diǎn)附近做半徑為r180m的圓周運(yùn)動，如果飛行員質(zhì)量m70kg，飛機(jī)經(jīng)過最低點(diǎn)P時的速度v360km/h，則這時飛行員對座椅的壓力大小約為_____________.(
4、g取10m/s2),答案,圖1,4589N,解析飛機(jī)經(jīng)過最低點(diǎn)時，v360km/h100m/s.對飛行員進(jìn)行受力分析，飛行員在豎直面內(nèi)共受到重力mg和座椅的支持力FN兩個力的作用，根據(jù)牛頓第二定律得FNmgm，所以FNmgm7010N70N4589N，由牛頓第三定律得，飛行員對座椅的壓力為4589N.,解析,重點(diǎn)探究,,一、火車轉(zhuǎn)彎問題,設(shè)火車轉(zhuǎn)彎時的運(yùn)動為勻速圓周運(yùn)動.(1)如果鐵路彎道的內(nèi)外軌一樣高，火車在轉(zhuǎn)彎時的向心力由什么力提供？會導(dǎo)致怎樣的后果？,答案,導(dǎo)學(xué)探究,答案如果鐵路彎道的內(nèi)外軌一樣高，火車在豎直方向所受重力與支持力平衡，其向心力由外側(cè)車輪的輪緣擠壓外軌，使外軌發(fā)生彈性形變，
5、對輪緣產(chǎn)生的彈力來提供(如圖甲)；由于火車的質(zhì)量太大，輪緣與外軌間的相互作用力太大，會使鐵軌和車輪極易受損.,答案,,(2)實(shí)際上在鐵路的彎道處外軌略高于內(nèi)軌，試從向心力的來源分析這樣做的優(yōu)點(diǎn).,答案如果彎道處外軌略高于內(nèi)軌，火車在轉(zhuǎn)彎時鐵軌對火車的支持力FN的方向不再是豎直的，而是斜向彎道的內(nèi)側(cè)，它與重力G的合力指向圓心，為火車轉(zhuǎn)彎提供一部分向心力(如圖乙)，從而減輕輪緣與外軌的擠壓.,答案,,(3)當(dāng)軌道平面與水平面之間的夾角為，轉(zhuǎn)彎半徑為R時，火車行駛速度多大軌道才不受擠壓？(重力加速度為g),答案,,(4)當(dāng)火車行駛速度vv0時，輪緣受哪個軌道的壓力？當(dāng)火車行駛速度v
6、當(dāng)火車行駛速度vv0時，重力和支持力的合力提供的向心力不足，此時外側(cè)軌道對輪緣有向里的側(cè)向壓力；當(dāng)火車行駛速度v
7、壓力.(3)當(dāng)火車行駛速度v
8、只要低于v0，車輛便會向內(nèi)側(cè)滑動C.車速雖然高于v0，但只要不超出某一最高限度，車輛便不會向外側(cè)滑動D.當(dāng)路面結(jié)冰時，與未結(jié)冰時相比，v0的值變小,針對訓(xùn)練(多選)公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶.如圖3，某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧，當(dāng)汽車行駛的速率為v0時，汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動的趨勢.則在該彎道處,,,答案,解析,圖3,,解析當(dāng)汽車行駛的速率為v0時，汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動的趨勢，即不受靜摩擦力，此時由重力和支持力的合力提供向心力，所以路面外側(cè)高、內(nèi)側(cè)低，選項(xiàng)A正確；當(dāng)車速低于v0時，需要的向心力小于重力和支持力的合力，汽車有向內(nèi)側(cè)運(yùn)動的趨勢，受到的靜摩擦力向外側(cè)，并不一定會
9、向內(nèi)側(cè)滑動，選項(xiàng)B錯誤；當(dāng)車速高于v0時，需要的向心力大于重力和支持力的合力，汽車有向外側(cè)運(yùn)動的趨勢，靜摩擦力向內(nèi)側(cè)，速度越大，靜摩擦力越大，只有靜摩擦力達(dá)到最大以后，車輛才會向外側(cè)滑動，選項(xiàng)C正確；由mgtanm可知，v0的值只與路面與水平面的夾角和彎道的半徑有關(guān)，與路面的粗糙程度無關(guān)，選項(xiàng)D錯誤.,,二、圓周運(yùn)動中的超重和失重,(1)如圖甲，汽車行駛到拱形橋的橋頂時：什么力提供向心力？汽車對橋面的壓力有什么特點(diǎn)？,答案,如圖甲、乙為汽車在拱形橋、凹形橋上行駛的示意圖，汽車行駛時可以看做圓周運(yùn)動.,答案當(dāng)汽車行駛到拱形橋的橋頂時，重力與支持力的合力提供向心力，即mgFNm；此時車對橋面的壓力
10、FNmgm，即車對橋面的壓力小于車的重力，汽車處于失重狀態(tài).,答案,答案由FNmgm可知，當(dāng)汽車的速度增大時，汽車對橋面的壓力減小，當(dāng)汽車對橋面的壓力為零時，汽車的重力提供向心力，此時汽車的速度達(dá)到最大，由mgm，得vm，如果汽車的速度超過此速度，汽車將離開橋面.,汽車對橋面的壓力與車速有什么關(guān)系？汽車安全通過拱橋頂(不脫離橋面)行駛的最大速度是多大？,答案,答案當(dāng)汽車行駛到凹形橋的最底端時，重力與支持力的合力提供向心力，即FNmgm；此時車對橋面的壓力FNmgm，即車對橋面的壓力大于車的重力，汽車處于超重狀態(tài)，并且汽車的速度越大，汽車對橋面的壓力越大.,(2)當(dāng)汽車行駛到凹形橋的最底端時，什
11、么力提供向心力？汽車對橋面的壓力有什么特點(diǎn)？,1.拱形橋問題(1)汽車過拱形橋(如圖4)汽車在最高點(diǎn)滿足關(guān)系：mgFNm，即FNmgm.當(dāng)0v<時，0
12、力的合力提供向心力，滿足關(guān)系：mgFN.當(dāng)v時，F(xiàn)N0，即航天員處于完全失重狀態(tài).(3)航天器內(nèi)的任何物體都處于完全失重狀態(tài).,A.玩具車靜止在拱形橋頂端時的示數(shù)小一些B.玩具車運(yùn)動通過拱形橋頂端時的示數(shù)大一些C.玩具車運(yùn)動通過拱形橋頂端時處于超重狀態(tài)D.玩具車運(yùn)動通過拱形橋頂端時速度越大(未離開拱形橋)，示數(shù)越小,例2在較大的平直木板上相隔一定距離釘幾個釘子，將三合板彎曲成拱橋形卡入釘子內(nèi)形成拱形橋，三合板上表面事先鋪上一層牛仔布以增大摩擦，這樣玩具慣性車就可以在橋面上跑起來了.把這套系統(tǒng)放在電子秤上做實(shí)驗(yàn)，如圖6所示，關(guān)于實(shí)驗(yàn)中電子秤的示數(shù)，下列說法正確的是,答案,解析,,圖6,解析玩具車
13、運(yùn)動到最高點(diǎn)時，受向下的重力和向上的支持力作用，根據(jù)牛頓第二定律有mgFNm，即FNmgm
14、第三定律可知，橋面對汽車的支持力FN13.0105N，根據(jù)牛頓第二定律FN1mgm，即v10m/s由于v<，故在凸形橋最高點(diǎn)上汽車不會脫離橋面，所以汽車允許的最大速率為10m/s.,,(2)若以所求速率行駛，汽車對橋面的最小壓力是多少？,答案,解析,圖7,答案1.0105N,解析汽車在凸形橋頂部時，由牛頓第二定律得mgFN2m，即FN2m(g)1.0105N由牛頓第三定律得，在凸形橋頂部汽車對橋面的壓力為1.0105N，此即最小壓力.,1.做圓周運(yùn)動的物體向心力突然消失，它會怎樣運(yùn)動？,,三、對離心運(yùn)動的理解和應(yīng)用,答案,答案將沿切線方向飛出.,2.如果物體受的合外力不足以提供向心力，它又會怎
15、樣運(yùn)動？,答案物體將逐漸遠(yuǎn)離圓心運(yùn)動.,導(dǎo)學(xué)探究,答案方法1：提高轉(zhuǎn)速，使所需的向心力大于能提供的向心力，即讓合外力不足以提供向心力.方法2：減小或使合外力消失.應(yīng)用：利用離心運(yùn)動制成離心機(jī)械設(shè)備.例如，離心干燥器、洗衣機(jī)的脫水筒和離心轉(zhuǎn)速計(jì)等.,3.要使原來做勻速圓周運(yùn)動的物體做離心運(yùn)動，可以怎么辦？舉例說明離心運(yùn)動在生活中的應(yīng)用.,答案,知識深化,對離心現(xiàn)象的理解(1)物體做離心運(yùn)動的原因：提供向心力的外力突然消失，或者外力不能提供足夠的向心力.注意：物體做離心運(yùn)動并不是物體受到離心力作用，而是由于外力不能提供足夠的向心力.所謂“離心力”實(shí)際上并不存在.,(2)合外力與向心力的關(guān)系(如圖8
16、所示).,若F合mr2或F合，物體做勻速圓周運(yùn)動，即“提供”滿足“需要”.若F合mr2或F合，物體做半徑變小的近心運(yùn)動，即“提供過度”，也就是“提供”大于“需要”.若F合
17、的方向沿直線滑去D.摩托車將沿其半徑方向沿直線滑去,,解析摩托車只受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用，沒有離心力，A項(xiàng)錯誤；摩托車正常轉(zhuǎn)彎時可看做勻速圓周運(yùn)動，所受的合力等于向心力，如果向外滑動，說明提供的向心力即合力小于需要的向心力，B項(xiàng)正確；摩托車將在沿線速度方向與半徑向外的方向之間做離心曲線運(yùn)動，C、D項(xiàng)錯誤.,達(dá)標(biāo)檢測,1.(交通工具的轉(zhuǎn)彎問題)中央電視臺今日說法欄目報道了發(fā)生在湖南長沙某公路上的離奇交通事故：在公路轉(zhuǎn)彎處外側(cè)的李先生家門口，三個月內(nèi)連續(xù)發(fā)生了八次大卡車側(cè)翻的交通事故.經(jīng)公安部門和交通部門協(xié)力調(diào)查，畫出的現(xiàn)場示意圖如圖10所示.為了避免卡車側(cè)翻事故再次發(fā)生，很多人提出
18、了建議，下列建議中不合理的是,答案,1,2,3,4,5,圖10,A.在進(jìn)入轉(zhuǎn)彎處設(shè)立限速標(biāo)志，提醒司機(jī)不要超速轉(zhuǎn)彎B.改進(jìn)路面設(shè)計(jì)，增大車輪與路面間的摩擦C.改造此段彎路，使彎道內(nèi)側(cè)低、外側(cè)高D.將李先生的家搬走,,2.(航天器中的失重現(xiàn)象)(多選)航天飛機(jī)在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動過程中，關(guān)于航天員，下列說法中正確的是A.航天員受到的重力消失了B.航天員仍受重力作用，重力提供其做勻速圓周運(yùn)動的向心力C.航天員處于超重狀態(tài)D.航天員對座椅的壓力為零,答案,,1,2,3,4,5,,3.(離心運(yùn)動)在水平公路上行駛的汽車，當(dāng)汽車以速度v運(yùn)動時，車輪與路面間的靜摩擦力恰好等于汽車轉(zhuǎn)彎所需要的向心力，汽
19、車沿如圖11所示的圓形路徑(虛線)運(yùn)動.如果汽車轉(zhuǎn)彎速度大于v，則汽車最有可能沿哪條路徑運(yùn)動？,答案,1,2,3,4,5,圖11,A.B.C.D.,,4.(汽車過橋問題)如圖12所示，質(zhì)量為1t的汽車駛上一個半徑為50m的圓形拱橋，它到達(dá)橋頂(A點(diǎn))時的速度為5m/s，此時汽車對橋面的壓力為_________N.此時汽車處于________(填“超重”或“失重”)狀態(tài).(g10m/s2),答案,1,2,3,4,5,9500,失重,圖12,答案,1,2,3,4,5,圖12,若汽車接下來行駛遇到一段水平路面和凹形橋面，則在A、B、C三點(diǎn)中，司機(jī)為防止爆胎，需要在到達(dá)___(填“A”“B”或“C”)
20、點(diǎn)前提前減速；為了防止汽車騰空離地，需要在到達(dá)___(填“A”“B”或“C”)點(diǎn)前提前減速.,C,A,5.(汽車在水平路面的轉(zhuǎn)彎)高速公路轉(zhuǎn)彎處彎道圓半徑R100m，汽車輪胎與路面間的動摩擦因數(shù)0.225.若路面是水平的(假設(shè)最大靜摩擦力可近似看做與滑動摩擦力相等，g取10m/s2).問：(1)汽車轉(zhuǎn)彎時不發(fā)生徑向滑動(離心現(xiàn)象)所許可的最大速率vm為多大？,答案,解析,1,2,3,4,5,答案15m/s,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)汽車質(zhì)量為m，最大靜摩擦力可近似看做與滑動摩擦力相等，則Ffmmg，則有mmg，vm，代入數(shù)據(jù)可得：vm15m/s.,(2)當(dāng)超過vm時，將會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？,答案,解析,1,2,3,4,5,答案汽車將做離心運(yùn)動，嚴(yán)重時將出現(xiàn)翻車事故,解析當(dāng)汽車的速度超過15m/s時，需要的向心力m增大，大于提供的向心力，也就是說提供的向心力不足以維持汽車做圓周運(yùn)動，汽車將做離心運(yùn)動，嚴(yán)重時將會出現(xiàn)翻車事故.,
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