高中物理新课标人教版教学课件：第5章8 生活中的圆周运动

高中物理新课标人教版教学课件：第5章8 生活中的圆周运动

8 生活中的圆周运动 1.知道向心力是做圆周运动的物体半径方向的合力， 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.能理解运用匀速圆周运动规律分析和处理生活中的 具体实例。 问题：汽车要完成像转弯这样的圆周运动要满足的受 力条件是什么？ 必须有向心力作用 2 2vF m F m R F m vR    或 或 问题：汽车在水平弯道上转弯时，受哪几个力的作用？ 向心力是由谁提供？ 汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力，向心力由汽车 与地面间的静摩擦力提供。 问题：要想汽车在水平弯道上能够安全转弯，必须满足的 条件是什么？ 问题：汽车刚好能够安全转弯的速度是多少？ 2 0 0 vmg m v grr     问题：同学们能不能给出一些增大汽车转弯安全性的建议？ 可以增大动摩擦因数μ和拐弯半径。 2 max vm fR  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？ 路面是倾斜的 例题1：玻璃球沿碗（透明）的内壁在水平面内做匀速 圆周运动，如图。（不计摩擦）试分析向心力的来源。 FN G θcosNF F   sinNF mg  一. 铁路的弯道 问题：火车车轮与铁轨的构造是怎样的？ 轮缘 问题：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。 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。 F F 问题：实际中的铁路弯道是如何设计的？为什么要这样 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，让重力和支持力的 合力提供部分向心力的方法。 F mg F N 例题2.当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改造？内 外轨的高度差h如何确定？ 2 0 tanvm mgr  sin htg L    2 0 vhmg mL r 2vh L gr  因为角度很小，所以 课堂练习：摩托车飞车走壁，请分析受力情况，解释现象。 二.拱形桥 问题：分析汽车过拱形桥至桥顶时的受力情况及向心力 来源。 汽车在最高点时受重力和支持力，向心力由重力与支持 力的合力提供 问题：汽车过拱形桥最高点时对桥面的压力的大小与自 身重力的大小关系是怎样的？这是一种怎样的状态？ 汽车对路面的压力小于自身的重力,是失重状态 比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为m，桥 面半径为R，此时速度为v。 2 N vF mg m mgR    2 'N vF mg m mgR    失重 超重 G FN G FN’ 最高点 最低点 问题：当汽车在最高点对桥的压力为0时，汽车的速度是多 大？这又是一种怎样的状态？此时人对座椅的压力是多大？ 从该时刻以后，车将做什么运动？还能沿桥面做圆周运动下 桥吗？ 2vmg m v grr    完全失重状态 人对座椅的压力也是0，人也处于完全失重状态 汽车将做平抛运动，不能沿桥面下桥了 设想：有无可能做这样的运动？若可 能应满足怎样的条件？ G FN 2 0 N N vF mg m r F v gr       例题3.一个质量为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：小球在竖直平面内作圆周 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（T=0），重力提供向心力；则： 2vmg m R  临  v gR临 能过最高点的条件： v gR 三.航天器中的失重现象 四.离心运动。 1.一辆汽车匀速通过半径为R的圆弧形路面,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 3.一轻杆一端固定一个质量为M的小球，以另一端O为圆 心，使小球在竖直面内做圆周运动，以下说法正确的是 （ ） A.小球过最高点时，杆所受的弹力可以等于零 B.小球过最高点时的最小速率为 C.小球过最高点时，杆所受的力可以等于零也可以是压 力和拉力 D.小球过最高点时，速率可以接近零 gR ABC 4.表演“水流星”节目，如图所示,拴杯子的绳子长为l,绳 子能够承受的最大拉力是杯子和杯内水重力的8倍.要使绳 子不断,节目获得成功,则杯子通过最高点时速度的最小值 为_____,通过最低点时速度的最大值为_____.gl 2gl 5.如图，半径为r的圆筒绕竖直中心轴转动，小橡皮块紧贴 在圆筒内壁上，它与圆筒的摩擦因数为μ，现要使小橡皮 不落下，则圆筒的角速度至少多大？ 答案： g r 一.铁路弯道 二.拱形桥 三.航天器中的失重现象 四.离心运动 关键： 什么力充当向心力？ “供”与“需”是 否平衡？