高一物理生活中的圆周运动课堂PPT.ppt

7 、生活中的圆周运动、生活中的圆周运动12345F合"供需供需"平衡平衡 物体做匀速圆周运动提供物体做匀速圆周运动的力(受力分析)物体做匀速圆周运动所需的力向心力公式的理解=从从"供供""需需"两方面两方面研究做圆周运动的物体6汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢?O mgFNFf问题1、汽车转弯7汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力OmgFNFf当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时:8 当汽车沿圆周转弯时,存在一个安全通过的最大速度,如果超过了这个速度,汽车将发生侧滑现象改进措施:(1)增大转弯半径(2)增加路面的粗糙程度9观察下面两幅图片，赛道及公路弯道有什么特点？观察下面两幅图片，赛道及公路弯道有什么特点？为什么要这样设计？为什么要这样设计？ 路面是倾斜的路面是倾斜的 外高内低外高内低10思考一道例题思考一道例题例：例：球沿光滑圆锥内壁在水平面内做匀速圆周运动，球沿光滑圆锥内壁在水平面内做匀速圆周运动，如图试分析向心力的来源圆锥摆模型）如图试分析向心力的来源。

圆锥摆模型）NGθ11结论结论将路面倾斜的原因是让支持力与竖直方向成一角将路面倾斜的原因是让支持力与竖直方向成一角度，这样支持力的水平分力就可以提供部分向心度，这样支持力的水平分力就可以提供部分向心力，减小静摩擦力的负担力，减小静摩擦力的负担 讨论：讨论：如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？ 如果能，对速度有什么要求？如果能，对速度有什么要求？ 12问题：问题：如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？ 如果能，对速度有什么要求？如果能，对速度有什么要求？ 能，根据上面例题可知，即使没有摩擦力，只靠能，根据上面例题可知，即使没有摩擦力，只靠重力与支持力的合力充当向心力也可以做圆周运动，重力与支持力的合力充当向心力也可以做圆周运动，此时的速度是个定值此时的速度是个定值,假设路面与水平面夹角为假设路面与水平面夹角为θ，，则有则有 问题：问题：如果汽车转弯速度大于这个值呢？或者小如果汽车转弯速度大于这个值呢？或者小 于这个值呢？于这个值呢？ 如果大于这个值，则汽车向上滑，如果小于这个如果大于这个值，则汽车向上滑，如果小于这个值，则向下滑。

值，则向下滑 13问题问题2、火车转弯、火车转弯14火车车轮与铁轨的构造是怎样的？火车车轮与铁轨的构造是怎样的？ 轮缘15问题：问题：如果火车在水平弯道上转弯，试分析其受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力情况及向心力的来源 火车受重力、支持力和轮缘与外轨挤压产生的弹力，火车受重力、支持力和轮缘与外轨挤压产生的弹力，向心力由轮缘与外轨挤压产生的弹力提供向心力由轮缘与外轨挤压产生的弹力提供FF16问题：问题：实际中的铁路弯道是如何设计的？为什么实际中的铁路弯道是如何设计的？为什么要这样设计？要这样设计？ 实际铁路弯道是倾斜的，外轨高于内轨原因是如实际铁路弯道是倾斜的，外轨高于内轨原因是如果弯道是水平的，仅靠轨道挤压产生的弹力提供向果弯道是水平的，仅靠轨道挤压产生的弹力提供向心容易损坏车轮与轨道所以采取倾斜路面，让重心容易损坏车轮与轨道所以采取倾斜路面，让重力和支持力的合力提供部分向心力的方法力和支持力的合力提供部分向心力的方法FmgFN17重力和支持力的合力提供向心力，以减少外轨重力和支持力的合力提供向心力，以减少外轨与轮缘之间的挤压。

与轮缘之间的挤压18(1) 当当v=v0时：时：(2) 当当v>v0时：时：(3) 当当v

会不会出现这样的情况：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零速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？25此时:第一宇宙速度26你见过凹形桥吗?27 拓展:质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径为r的凹形桥面,如图所示,求汽车在最低点时对桥面的压力是多大?解:汽车通过底部时,受力如图:GFN由牛顿第二定律:当汽车通过桥最低点时的速度逐渐增大时 FN和FN′怎样变化?由牛顿第三定律：FFf超重28比较三种桥面受力的情况FN = GGFNGGFNFN29问题问题4 4、航天器中的失重现象、航天器中的失重现象 什么维持近地航天器做圆周运动？什么维持近地航天器做圆周运动？万有引力万有引力30•设航天器质量为设航天器质量为M M，它绕地球做匀速圆周运动，，它绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径其轨道半径近似等于地球半径R R，航天员的质量，航天员的质量为为m m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力，试求飞船速度多大？于他们在地面上的重力，试求飞船速度多大？座舱对宇航员的支持力多大？座舱对宇航员的支持力多大？完全失重！完全失重！31航天员失重状态下移动身体航天员失重状态下移动身体32 杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水的水桶，杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水的水桶，在竖直平面内做圆周运动，大家讨论一下满足什么条件水在竖直平面内做圆周运动，大家讨论一下满足什么条件水才能从水出桶中流出来。

若水的质量才能从水出桶中流出来若水的质量M=0.5kg，绳，绳L=60cm，求：，求： （（1）最高点水不流出的最小速率最高点水不流出的最小速率 （（2）水在最高点速率训）水在最高点速率训v=3 m／／s时，水对桶底的压力时，水对桶底的压力 问题问题5 5、水流星节目、水流星节目 33 解析：解析： （（1 1）在最高点水不流出的条件是重力不）在最高点水不流出的条件是重力不大于水做圆周运动需要的向心力：大于水做圆周运动需要的向心力： 则所求最小速率：则所求最小速率： 34 （（2 2）当水在最高点的速率大于）当水在最高点的速率大于v0 0 时，只靠重力提供向心力已不足，此时水桶时，只靠重力提供向心力已不足，此时水桶底对水有一向下的压力，设为底对水有一向下的压力，设为 F FN N 由牛顿第二定律有由牛顿第二定律有 由牛顿第三定律可知，水对水底的作用由牛顿第三定律可知，水对水底的作用力竖直向上力竖直向上35 1 1、做圆周运动的物体，在其所受合外力突、做圆周运动的物体，在其所受合外力突然消失，或不足以提供圆周运动所需向心力的然消失，或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。

叫做离心运动问题问题6、离心运动、离心运动作离心运动的条件：作离心运动的条件：36 o 做匀速圆周运动的物体,由于惯性总有沿切线方向飞去的倾向,在合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下,做逐渐远离圆心的离心运动;当合外力大于物体做圆周运动所需的向心力时,物体做离圆心越来越近的向心运动;只有当合外力等于所需的向心力时,物体才可能做匀速圆周运动F拉=mω2rF拉>mω2rF拉

洗衣机的脱水筒也是利用离心运动把湿衣服甩干的 1.③离心干燥器oF

按此法浇铸出的金属零件密实、均匀、不含气泡和裂痕，大大提高了实、均匀、不含气泡和裂痕，大大提高了使用寿命使用寿命41⑥⑥、啤酒何以清澈透亮？、啤酒何以清澈透亮？       原来这也与离心分离密切相关原来这也与离心分离密切相关因为麦汁中含有一种极不稳定的冷凝因为麦汁中含有一种极不稳定的冷凝固物，应尽量减少其含量才能保证啤固物，应尽量减少其含量才能保证啤酒不出现冷混浊现象然而，这种冷酒不出现冷混浊现象然而，这种冷凝固物的粒子极为微小，直径仅有凝固物的粒子极为微小，直径仅有0.1―0.5微米，很难除净但若采用微米，很难除净但若采用高速离心机进行分离处理，就比较容高速离心机进行分离处理，就比较容易实现净化因为这种粒子虽然微小，易实现净化因为这种粒子虽然微小，但由于存在密度差，一旦进入强大的但由于存在密度差，一旦进入强大的离心力场后，二者立即离心力场后，二者立即“分道扬镳分道扬镳”，，从而可以很容易地把冷凝固粒子剔除从而可以很容易地把冷凝固粒子剔除从蔗糖水溶液中分离蔗糖，也需依靠从蔗糖水溶液中分离蔗糖，也需依靠离心沉降方法离心沉降方法 42(2)离心运动的防止 ① 在水平公路上行驶的汽车转弯时υFfmax

如果转弯时速度过大,所需向心力F大于最大静摩擦力Ffmax,汽车将做离心运动而造成交通事故因此,在公路弯道处,车辆行驶不允许超过规定的速度② 高速转动的砂轮、飞轮等 高速转动的砂轮、飞轮等,都不得超过允许的最大转速,如果转速过高,砂轮、飞轮内部分子间的作用力不足以提供所需的向心力时,离心运动会便它们破裂,甚至酿成事故为了防止事故的发生,通常还要在砂轮和飞轮的外侧加装一个防护罩。