高中物理必修生活中的圓周運(yùn)動上課新人教PPT課件

1、思考：思考： 在平直軌道上勻在平直軌道上勻速行駛的火車，速行駛的火車，火車受幾個(gè)力作火車受幾個(gè)力作用？這幾個(gè)力的用？這幾個(gè)力的關(guān)系如何？那火關(guān)系如何？那火車轉(zhuǎn)彎時(shí)情況會車轉(zhuǎn)彎時(shí)情況會有何不同呢？有何不同呢？ 火車轉(zhuǎn)彎時(shí)是在火車轉(zhuǎn)彎時(shí)是在做圓周運(yùn)動，那做圓周運(yùn)動，那么是什么力提供么是什么力提供向心力？向心力？實(shí)例實(shí)例第1頁/共36頁車輪的構(gòu)車輪的構(gòu)造造火車車輪有突出的輪緣火車車輪有突出的輪緣第2頁/共36頁車輪介紹第3頁/共36頁 鐵路的彎道鐵路的彎道內(nèi)外軌道一樣高2vFFmr向心力外軌對輪緣的彈力提供向心力外軌對輪緣的彈力提供向心力. 靠這種辦靠這種辦法得到的向法得到的向心力缺點(diǎn)是心力缺點(diǎn)是什

2、么？如何什么？如何解決這一實(shí)解決這一實(shí)際問題？際問題？第4頁/共36頁【最佳方案最佳方案】外軌略高于內(nèi)軌外軌略高于內(nèi)軌第5頁/共36頁GFNF合【方案剖析方案剖析】nFF合Rvmmg2tan火車轉(zhuǎn)彎規(guī)定火車轉(zhuǎn)彎規(guī)定臨界速度臨界速度: :tanvRg臨界解析：重力G與支持力FN的合力F合是使火車轉(zhuǎn)彎的向心力第6頁/共36頁GNFtantannFFGmg當(dāng)當(dāng) 很小時(shí)，很小時(shí)，2sintan,sinnnhlhFmglvFmRghRvL第7頁/共36頁NhF 如圖，斜面軌道傾角為，轉(zhuǎn)彎半徑R，要使車輪對內(nèi)外軌都無壓力,質(zhì)量為m的火車運(yùn)行的速率應(yīng)該多大?火車拐彎應(yīng)以規(guī)定速度行駛FF合向0tanvgr G

3、第8頁/共36頁【研究與討論】 如果火車在轉(zhuǎn)彎處的速度不等于規(guī)定速度，會發(fā)生怎樣情況？ 第9頁/共36頁討論：討論：1.當(dāng)當(dāng)v , F提提 合力不足以提供向心力合力不足以提供向心力 外軌對輪緣有擠壓；外軌對輪緣有擠壓；2.當(dāng)當(dāng)v= , = F提提合力恰好等于向心力合力恰好等于向心力 內(nèi)外軌對輪緣都無擠壓內(nèi)外軌對輪緣都無擠壓3.當(dāng)當(dāng) v , v規(guī)定當(dāng)火車行駛速率vv規(guī)定時(shí) 當(dāng)火車行駛速率vv規(guī)定時(shí)GNN火車行駛速率vv規(guī)定GNN外軌對輪緣有側(cè)壓力內(nèi)軌對輪緣有側(cè)壓力第11頁/共36頁注意1、火車轉(zhuǎn)彎時(shí)向心力是水平的 2、向心力是按效果命名的力，如果認(rèn)為做勻速圓周運(yùn)動的物體除了受到另外物體的作用，還

4、要再受到一個(gè)向心力，那就不對了。第12頁/共36頁 公路上的拱公路上的拱形橋是常見的，形橋是常見的，汽車過橋時(shí)，汽車過橋時(shí)，也可以看做圓也可以看做圓周運(yùn)動。那么周運(yùn)動。那么是什么力提供是什么力提供汽車的向心力汽車的向心力呢？呢？思考：思考：實(shí)例第13頁/共36頁二、汽車過橋123第14頁/共36頁二、拱形橋1向心力來源汽車過拱形橋時(shí)做圓周運(yùn)動，所需向心力由_和橋面的_提供2拱形橋上的受力特點(diǎn)圖571重力重力支持力支持力第15頁/共36頁第16頁/共36頁圖圖572第17頁/共36頁汽車對橋面的壓力超重失重狀態(tài)最高點(diǎn)最低點(diǎn)2vNGmGr2vNGmGr小結(jié)：小結(jié)：第18頁/共36頁地球可以看做一個(gè)

5、巨大的地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑。會不會出現(xiàn)這樣球的半徑。會不會出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度的情況：速度大到一定程度時(shí)，地面對車的支持力是零？時(shí)，地面對車的支持力是零？這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少？力是多少？思考與討論思考與討論該“思考與討論”中描述的情景其實(shí)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，不過不是在汽車上，而是在航天飛機(jī)中 第19頁/共36頁一宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動，距地面一二一宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動，距地面一二百千米時(shí)，它的軌道半徑近似等于地球半徑，航百千米時(shí)，它的軌道半徑近似等于地球半徑，航天員受到地球引力近似等于

6、重力天員受到地球引力近似等于重力22()NNvmgFmRvFm gRvgR船艙對航天員的支持力為零，航天員船艙對航天員的支持力為零，航天員處于失重狀態(tài)。處于失重狀態(tài)。第20頁/共36頁完全失重完全失重完全失重完全失重第21頁/共36頁1 1、定義、定義： 當(dāng)向心力突然消失或者指向圓心的合力不足當(dāng)向心力突然消失或者指向圓心的合力不足時(shí)，物體做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動，叫做離心運(yùn)時(shí)，物體做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動，叫做離心運(yùn)動。動。實(shí)例第22頁/共36頁二、對離心運(yùn)動的理解1離心運(yùn)動的實(shí)質(zhì)離心運(yùn)動實(shí)質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn)做圓周運(yùn)動的物體，總有沿著圓周切線飛出去的趨向，之所以沒有飛出去，是因?yàn)槭艿较蛐牧ψ饔玫木壒蕪?/p>

7、某種意義上說，向心力的作用是不斷地把物體從圓周運(yùn)動的切線方向拉到圓周上來一旦作為向心力的合外力突然消失或不足以提供向心力，物體就會發(fā)生離心運(yùn)動第23頁/共36頁2合外力與向心力的關(guān)系(如圖575)圖575第24頁/共36頁第25頁/共36頁特別提醒：(1)離心運(yùn)動并不是受到離心力的作用產(chǎn)生的運(yùn)動(2)離心運(yùn)動并不是沿半徑方向向外遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動第26頁/共36頁2、離心運(yùn)動的應(yīng)用與防止、離心運(yùn)動的應(yīng)用與防止第27頁/共36頁用離心機(jī)把用離心機(jī)把體溫計(jì)的水體溫計(jì)的水銀柱甩回玻銀柱甩回玻璃泡內(nèi)璃泡內(nèi)制作棉花糖的原理：制作棉花糖的原理：內(nèi)筒與洗衣機(jī)的脫水筒相似，里內(nèi)筒與洗衣機(jī)的脫水筒相似，里面加入白砂

8、糖，加熱使糖熔化成面加入白砂糖，加熱使糖熔化成糖汁。內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的糖糖汁。內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的糖汁就做離心運(yùn)動，從內(nèi)筒壁的小汁就做離心運(yùn)動，從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去，成為絲狀到達(dá)溫度孔飛散出去，成為絲狀到達(dá)溫度較低的外筒，并迅速冷卻凝固，較低的外筒，并迅速冷卻凝固，變得纖細(xì)雪白，像一團(tuán)團(tuán)棉花。變得纖細(xì)雪白，像一團(tuán)團(tuán)棉花。第28頁/共36頁OF靜vOFv第29頁/共36頁圖圖576第30頁/共36頁第31頁/共36頁2輕桿模型如圖577所示，在細(xì)輕桿上固定的小球或在管形軌道內(nèi)運(yùn)動的小球，由于桿和管能對小球產(chǎn)生向上的支持力，所以小球能在豎直平面內(nèi)做半徑為R的圓周運(yùn)動的條件是在最高點(diǎn)的速度大于或等于零，小球的受力情況為：圖577第32頁/共36頁第33頁/共36頁特別提醒：對豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(1)要明確運(yùn)動的模型，即繩或桿(2)由不同模型的臨界條件分析受力，找到向心力的來源第34頁/共36頁一、鐵路的彎道 1討論向心力的來源： 2外軌高于內(nèi)軌時(shí)重力與支持力的合力是使火車轉(zhuǎn)彎的向心力 3討論：為什么轉(zhuǎn)彎處的半徑和火車運(yùn)行速度有條件限制?二