7生活中的圆周运动.ppt

7,生活中的圆周运动,仔细观察视频，思考飞机在转弯时机身为什么要发生倾斜？,仔细观察下面两幅图片，研究工程师们设计的公路弯道有什么特点？并思考为什么要这样设计？,1.,知道向心力是做圆周运动的物体所受的半径方向的合力，不管是匀速圆周运动还是变速圆周运动2.,通过日常生活中的常见例子，学会分析具体问题中的向心力来源3.,能运用匀速圆周运动规律分析和处理生活中的具体实例重点）,一、铁路的弯道,问题,1,：,火车车轮与铁轨的构造是怎样的？,轮缘,问题,2,：,在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力作用？这几个力的关系如何？,G,F,N,F,f,G,F,N,外轨对轮缘的弹力提供向心力,.,F,问题,3,：,如果火车在水平弯道上转弯，试分析其受力情况及向心力的来源此种方式的缺点是什么？如何解决这一问题？,当外轨略高于内轨时,火车转弯时所需的向心力是由,G,和,F,N,的合力提供,火车受力分析如图，,h,F,L,火车规定的行驶速度,F=,mgtan,=,F,N,G,若火车速度与设计速度不同会怎样,?,外侧,内侧,F,过大时：,外侧轨道与轮之间有弹力,过小时：,内侧轨道与轮之间有弹力,需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求,F,N,F,N,F,N,mg,例,1.,火车以半径,R,=900 m,转弯,火车,质量为,8,10,5,kg,速度为,30m/s,火车轨距,l,=1.4 m,要使火车通过,弯道时仅受重力与轨道的支持力,轨道应该垫的高度,h,为多少,?(,较小时,tan,=sin,),F,N,mg,F,h,由力的关系得,:,由向心力公式得,:,由几何关系得,:,解析：,=0.14m,二、拱形桥,1.,分析汽车的受力情况,G,F,N,2.,找圆心,圆心,O,3.,确定,F,合,即,F,n,的方向,F,n,4.,列方程,注意公式中,v,用汽车过桥顶时的瞬时速度,情形一：凸形桥,F,n,1.,分析汽车的受力情况,G,F,N,2.,找圆心,圆心,0,3.,确定,F,合,即,F,n,的方向,F,n,4.,列方程,注意公式中,v,用汽车过桥底时的瞬时速度,情形二：凹形桥,+,F,n,比较三种桥面受力的情况,F,N,=G,汽车对桥面的压力,超重、失重状态,最高点,最低点,失重,超重,规律总结,例,2.,一个质量为,m,的小球，用一长为,R,的轻质细绳的一端拴住，细绳的另一端固定，求：小球在竖直平面内做圆周运动过最高点的条件。

解析：,小球到达最高的临界条件是：绳的拉力最小（,F=0,），重力提供向心力，则：,能过最高点的条件：,三、航天器中的失重现象,思考与讨论,地球可以看做一个巨大的拱形桥汽车沿南北方向行驶，不断加速请思考：会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是,0,？此时汽车处于什么状态？驾驶员与座椅间的压力是多少？驾驶员躯体各部分间的压力是多少？驾驶员此时可能有什么感觉？,当航天员在太空中自身的重力提供做圆周运动的向心力时，航天员处于完全失重状态,四、离心运动,1.,定义：,当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动离心抛掷,离心脱水,离心分离,离心甩干,2.,离心运动的应用与防止,例,3.,细绳一端系一质量为,M=0.6,千克的物体,A,静止在水平面上,另一端通过光滑小孔吊着质量,m=0.3,千克的物体,B,M,的中心距圆孔,0.2,米,已知,M,与水平面间的最大静摩擦力是,2,牛,现使此平面绕中心轴线转动,问,在什么范围内,m,会处于静止状态,？,A,B,解析：,当,A,即将向圆心滑动时,F,=,对于,B,，,F=m,g,联得,当,A,即将背离圆心滑动时,F,=,对于,B,，,F=m,g,联得,1.,火车转弯,受力特点：由于外侧高于内侧，重力和支持力的合力提供向心力,F=,mgtan,=,m,R,v,2,v=,gRtan,转弯限速取决于拐弯半径和斜面倾角,2.,汽车过拱桥,重力,G,与支持力,F,N,为汽车提供过拱桥的向心力,则：,若是凹形圆桥面,若是凸形圆桥面,则：,1.,一辆汽车匀速通过半径为,R,的凸形路面,关于汽车的,受力情况,下列说法正确的是,(),A.,汽车对路面的压力大小不变,总是等于汽车的重力,B.,汽车对路面的压力大小不断发生变化,总是小于汽车所受重力,C.,汽车的牵引力不发生变化,D.,汽车的牵引力逐渐变小,BC,2.,宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于,完全失重状态，下列说法正确的是（）,A.,宇航员仍受重力的作用,B.,宇航员受力平衡,C.,宇航员受的重力等于所需的向心力,D.,宇航员不受重力的作用,AC,3.,如图所示，光滑圆盘中心有一个小孔，用细绳穿过小孔，两端各系一小球,A,、,B,，,A,、,B,等质量，盘上的小球,A,做半径为,r=20cm,的匀速圆周运动，要保持,B,球静止，,A,球的角速度多大？,A,B,=,？,F,mg,F,解析：,对于,A,，根据牛顿第二定律,F=m,2,r,对于,B,，,F,=m,g,联立解得,=,=,(rad/s,),r=0.2m,A,B,4.,如图所示，杂技演员在表演,“,水流星,”,，用长为,1.6m,轻绳,的一端，系一个总质量为,0.5kg,的盛水容器，以绳的另一端为圆,心，在竖直平面内做圆周运动，若,“,水流星,”,通过最高点的速,度为,4m/s,，,g,取,10m/s,2,，则下列说法正确的是（）,A.,“,水流星,”,通过最高点时，有水从容器中流出,B.,“,水流星,”,通过最高点时，绳的张力及容器的,底部受到的压力均为零,C.,“,水流星,”,通过最高点时，处于完全失重状态，,不受力的作用,D.,“,水流星,”,通过最高点时，绳子的拉力大小为,5N,M,N,v,O,R,B,不能把希望叫做白日做梦，也不能把白日做梦叫做希望。