高一物理生活中的圓周運(yùn)動(dòng)課件

7、生活中的圓周運(yùn)動(dòng)7、生活中的圓周運(yùn)動(dòng)1高一物理生活中的圓周運(yùn)動(dòng)ppt課件2高一物理生活中的圓周運(yùn)動(dòng)ppt課件3高一物理生活中的圓周運(yùn)動(dòng)ppt課件4高一物理生活中的圓周運(yùn)動(dòng)ppt課件5F合"供需"平衡物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)提供物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的力(受力分析)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的力向心力公式的理解=從"供""需"兩方面研究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體F合"供需"平衡物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)提供物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的6汽車(chē)在水平地面上轉(zhuǎn)彎是什么力提供向心力的呢?OmgFNFf問(wèn)題1、汽車(chē)轉(zhuǎn)彎汽車(chē)在水平地面上轉(zhuǎn)彎是什么力提供向心力的呢?OmgFNF7汽車(chē)在水平路面上轉(zhuǎn)彎所需要的向心力來(lái)源:汽車(chē)側(cè)向所受的靜摩擦力。OmgFNFf當(dāng)汽車(chē)轉(zhuǎn)彎的半徑一定時(shí),汽車(chē)的速度v越大,所需的向心力也越大,靜摩擦力也越大,當(dāng)靜摩擦力為最大靜摩擦力時(shí):汽車(chē)在水平路面上轉(zhuǎn)彎所需要的向心力來(lái)源:汽車(chē)側(cè)向所受的靜摩擦8當(dāng)汽車(chē)沿圓周轉(zhuǎn)彎時(shí),存在一個(gè)安全通過(guò)的最大速度,如果超過(guò)了這個(gè)速度,汽車(chē)將發(fā)生側(cè)滑現(xiàn)象。改進(jìn)措施:(1)增大轉(zhuǎn)彎半徑(2)增加路面的粗糙程度當(dāng)汽車(chē)沿圓周轉(zhuǎn)彎時(shí),存在一個(gè)安全通過(guò)的最大速9觀察下面兩幅圖片，賽道及公路彎道有什么特點(diǎn)？為什么要這樣設(shè)計(jì)？路面是傾斜的

外高內(nèi)低觀察下面兩幅圖片，賽道及公路彎道有什么特點(diǎn)？為什么要這樣設(shè)計(jì)10思考一道例題例：球沿光滑圓錐內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如圖。試分析向心力的來(lái)源。（圓錐擺模型）NGθ思考一道例題例：球沿光滑圓錐內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，如11結(jié)論將路面傾斜的原因是讓支持力與豎直方向成一角度，這樣支持力的水平分力就可以提供部分向心力，減小靜摩擦力的負(fù)擔(dān)。討論：如果傾斜路面是光滑的，汽車(chē)還能轉(zhuǎn)彎嗎？如果能，對(duì)速度有什么要求？結(jié)論將路面傾斜的原因是讓支持力與豎直方向成一角討論：如果傾斜12問(wèn)題：如果傾斜路面是光滑的，汽車(chē)還能轉(zhuǎn)彎嗎？如果能，對(duì)速度有什么要求？能，根據(jù)上面例題可知，即使沒(méi)有摩擦力，只靠重力與支持力的合力充當(dāng)向心力也可以做圓周運(yùn)動(dòng)，此時(shí)的速度是個(gè)定值,假設(shè)路面與水平面夾角為θ，則有問(wèn)題：如果汽車(chē)轉(zhuǎn)彎速度大于這個(gè)值呢？或者小于這個(gè)值呢？如果大于這個(gè)值，則汽車(chē)向上滑，如果小于這個(gè)值，則向下滑。問(wèn)題：如果傾斜路面是光滑的，汽車(chē)還能轉(zhuǎn)彎嗎？能，根據(jù)上面例題13問(wèn)題2、火車(chē)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題2、火車(chē)轉(zhuǎn)彎14火車(chē)車(chē)輪與鐵軌的構(gòu)造是怎樣的？輪緣火車(chē)車(chē)輪與鐵軌的構(gòu)造是怎樣的？輪緣15問(wèn)題：如果火車(chē)在水平彎道上轉(zhuǎn)彎，試分析其受力情況及向心力的來(lái)源?；疖?chē)受重力、支持力和輪緣與外軌擠壓產(chǎn)生的彈力，向心力由輪緣與外軌擠壓產(chǎn)生的彈力提供。FF問(wèn)題：如果火車(chē)在水平彎道上轉(zhuǎn)彎，試分析其受火車(chē)受重力、支持力16問(wèn)題：實(shí)際中的鐵路彎道是如何設(shè)計(jì)的？為什么要這樣設(shè)計(jì)？實(shí)際鐵路彎道是傾斜的，外軌高于內(nèi)軌。原因是如果彎道是水平的，僅靠軌道擠壓產(chǎn)生的彈力提供向心容易損壞車(chē)輪與軌道。所以采取傾斜路面，讓重力和支持力的合力提供部分向心力的方法。FmgFN問(wèn)題：實(shí)際中的鐵路彎道是如何設(shè)計(jì)的？為什么實(shí)際鐵路彎道是傾斜17重力和支持力的合力提供向心力，以減少外軌與輪緣之間的擠壓。重力和支持力的合力提供向心力，以減少外軌與輪緣之間的擠壓。18(1)當(dāng)v=v0時(shí)：(2)當(dāng)v>v0時(shí)：(3)當(dāng)v<v0時(shí)：輪緣不受側(cè)向壓力;輪緣受到外軌向內(nèi)的擠壓力;輪緣受到內(nèi)軌向外的擠壓力。F彈F彈"供需"不平衡(1)當(dāng)v=v0時(shí)：(2)當(dāng)v>v0時(shí)：(3)當(dāng)v<v19問(wèn)題：當(dāng)火車(chē)提速后，如何對(duì)舊的鐵路彎道進(jìn)行改造？?jī)?nèi)外軌的高度差h如何確定？因?yàn)榻嵌群苄?，所以?wèn)題：當(dāng)火車(chē)提速后，如何對(duì)舊的鐵路彎道進(jìn)行改因?yàn)榻嵌群苄?，?0列車(chē)速度過(guò)快,造成翻車(chē)事故列車(chē)速度過(guò)快,造成翻車(chē)事故211、汽車(chē)過(guò)拱橋質(zhì)量為m

的汽車(chē)以恒定的速率v通過(guò)半徑為r的拱橋,如圖所示,求汽車(chē)在橋頂時(shí)對(duì)路面的壓力是多大?問(wèn)題3、汽車(chē)過(guò)橋1、汽車(chē)過(guò)拱橋問(wèn)題3、汽車(chē)過(guò)橋22解:汽車(chē)通過(guò)橋頂時(shí),受力如圖:mgFNOr由牛頓第二定律:由牛頓第三定律:當(dāng)汽車(chē)通過(guò)橋頂時(shí)的速度逐漸增大時(shí)FN

和FN′會(huì)怎樣變化?FfF失重解:汽車(chē)通過(guò)橋頂時(shí),受力如圖:mgFNOr由牛頓第二定律:由23問(wèn)題：當(dāng)汽車(chē)在最高點(diǎn)對(duì)橋的壓力為0時(shí)，汽車(chē)的速度是多大？這又是一種怎樣的狀態(tài)？此時(shí)人對(duì)座椅的壓力是多大？從該時(shí)刻以后，汽車(chē)將做什么運(yùn)動(dòng)？還能沿橋面做圓周運(yùn)動(dòng)下橋嗎？完全失重狀態(tài)人對(duì)座椅的壓力也是0，人也處于完全失重狀態(tài)汽車(chē)將做平拋運(yùn)動(dòng)，不能沿橋面下橋了問(wèn)題：當(dāng)汽車(chē)在最高點(diǎn)對(duì)橋的壓力為0時(shí)，汽車(chē)的完全失重狀態(tài)人24思考與討論：地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑。會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度時(shí)，地面對(duì)車(chē)的支持力是零？這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少？思考與討論：25此時(shí):第一宇宙速度此時(shí):第一宇宙速度26你見(jiàn)過(guò)凹形橋嗎?你見(jiàn)過(guò)凹形橋嗎?27

拓展:質(zhì)量為m的汽車(chē)以恒定的速率v通過(guò)半徑為r的凹形橋面,如圖所示,求汽車(chē)在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面的壓力是多大?解:汽車(chē)通過(guò)底部時(shí),受力如圖:GFN由牛頓第二定律:當(dāng)汽車(chē)通過(guò)橋最低點(diǎn)時(shí)的速度逐漸增大時(shí)FN和FN′怎樣變化?由牛頓第三定律：FFf超重拓展:質(zhì)量為m的汽車(chē)以恒定的速率v通過(guò)半徑為r的凹形橋面,28比較三種橋面受力的情況FN=GGFNGGFNFN比較三種橋面受力的情況FN=GGFNGGFNFN29問(wèn)題4、航天器中的失重現(xiàn)象

什么維持近地航天器做圓周運(yùn)動(dòng)？萬(wàn)有引力問(wèn)題4、航天器中的失重現(xiàn)象什么維持近地航天器做圓周運(yùn)動(dòng)？萬(wàn)30設(shè)航天器質(zhì)量為M，它繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑近似等于地球半徑R，航天員的質(zhì)量為m，宇宙飛船和航天員受到的地球引力近似等于他們?cè)诘孛嫔系闹亓Γ嚽箫w船速度多大？座艙對(duì)宇航員的支持力多大？完全失重！設(shè)航天器質(zhì)量為M，它繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，其軌道半徑近似等于31航天員失重狀態(tài)下移動(dòng)身體航天員失重狀態(tài)下移動(dòng)身體32

雜技演員在做水流星表演時(shí)，用繩系著裝有水的水桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，大家討論一下滿足什么條件水才能從水出桶中流出來(lái)。若水的質(zhì)量M=0.5kg，繩L=60cm，求：（1）最高點(diǎn)水不流出的最小速率。

（2）水在最高點(diǎn)速率訓(xùn)v=3m／s時(shí)，水對(duì)桶底的壓力。問(wèn)題5、水流星節(jié)目

雜技演員在做水流星表演時(shí)，用繩系著裝有水的水桶，33解析：

（1）在最高點(diǎn)水不流出的條件是重力不大于水做圓周運(yùn)動(dòng)需要的向心力：則所求最小速率：

解析：

（1）在最高點(diǎn)水不流出的條件是34（2）當(dāng)水在最高點(diǎn)的速率大于v0時(shí)，只靠重力提供向心力已不足，此時(shí)水桶底對(duì)水有一向下的壓力，設(shè)為FN

由牛頓第二定律有由牛頓第三定律可知，水對(duì)水底的作用力豎直向上（2）當(dāng)水在最高點(diǎn)的速率大于v0時(shí)，只靠重351、做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在其所受合外力突然消失，或不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需向心力的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)叫做離心運(yùn)動(dòng)。問(wèn)題6、離心運(yùn)動(dòng)作離心運(yùn)動(dòng)的條件：1、做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在其所受合外力突然消失，或不足36

o

做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,由于慣性總有沿切線方向飛去的傾向,在合外力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下,做逐漸遠(yuǎn)離圓心的離心運(yùn)動(dòng);當(dāng)合外力大于物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力時(shí),物體做離圓心越來(lái)越近的向心運(yùn)動(dòng);只有當(dāng)合外力等于所需的向心力時(shí),物體才可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。F拉=mω2rF拉>mω2rF拉<mω2rF拉=02、合外力與向心力的關(guān)系"供""需"是否平衡決定物體做何種運(yùn)動(dòng)o做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,由于慣性總有沿切線方向飛去的傾向373、離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止(1)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用①甩干雨傘上的水滴②鏈球運(yùn)動(dòng)

在田徑比賽中,鏈球項(xiàng)目就是得用離心現(xiàn)象來(lái)實(shí)現(xiàn)投擲的。鏈球的投擲是通過(guò)預(yù)擺和旋轉(zhuǎn)來(lái)完成的,運(yùn)動(dòng)員手持鏈球鏈條的一端,在鏈球高速旋轉(zhuǎn)時(shí),突然松手,拉力消失,鏈就沿切線方向飛出去。

在雨天,我們可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)雨傘的方法甩干雨傘上的水滴,旋轉(zhuǎn)時(shí),當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)快到一定的程度時(shí),水滴和雨傘之間的附著力滿足不了水滴做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力,水滴就會(huì)做遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)而被甩出去。3、離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止(1)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用①甩干雨傘上的水38

把濕布?jí)K放在離心干燥器的金屬網(wǎng)籠里,網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較慢時(shí),水滴跟物體的附著力F足以提供所需要的向心力,使水滴做圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)網(wǎng)籠轉(zhuǎn)的比較快時(shí),附著力F不足以提供所需要的向心力,于是水滴做離心運(yùn)動(dòng),穿過(guò)網(wǎng)孔,飛到網(wǎng)籠外面。洗衣機(jī)的脫水筒也是利用離心運(yùn)動(dòng)把濕衣服甩干的。③離心干燥器oF<mω2rFv把濕布?jí)K放在離心干燥器的金屬網(wǎng)籠里,網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比39、制作“棉花”糖的原理：內(nèi)筒與洗衣機(jī)的脫水筒相似，往內(nèi)筒加入白砂糖，加熱使糖熔化成糖汁，內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的糖汁就做離心運(yùn)動(dòng)，從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去，成為絲狀，到達(dá)溫度較低的外筒就會(huì)迅速冷卻凝固，變得纖細(xì)雪白，像一團(tuán)團(tuán)棉花。、制作“棉花”糖的原理：內(nèi)筒與洗衣機(jī)的脫水筒相似，往內(nèi)筒加入40

、“離心澆鑄”技術(shù)模具繞一固定軸旋轉(zhuǎn)，當(dāng)達(dá)到500轉(zhuǎn)每分時(shí)，將融化了的液態(tài)金屬倒入其中，它將以巨大的慣性離心力向模具壁緊壓，同時(shí)夾雜在液態(tài)金屬里的氣體和熔渣，由于其密度遠(yuǎn)小于液態(tài)的金屬，因此它們將從金屬里被分離出來(lái)。按此法澆鑄出的金屬零件密實(shí)、均勻、不含氣泡和裂痕，大大提高了使用壽命。

41、啤酒何以清澈透亮？

原來(lái)這也與離心分離密切相關(guān)。因?yàn)辂溨泻幸环N極不穩(wěn)定的冷凝固物，應(yīng)盡量減少其含量才能保證啤酒不出現(xiàn)冷混濁現(xiàn)象。然而，這種冷凝固物的粒子極為微小，直徑僅有0.1―0.5微米，很難除凈。但若采用高速離心機(jī)進(jìn)行分離處理，就比較容易實(shí)現(xiàn)凈化。因?yàn)檫@種粒子雖然微小，但由于存在密度差，一旦進(jìn)入強(qiáng)大的離心力場(chǎng)后，二者立即“分道揚(yáng)鑣”，從而可以很容易地把冷凝固粒子剔除。從蔗糖水溶液中分離蔗糖，也需依靠離心沉降方法。、啤酒何以清澈透亮？

原來(lái)這也與離心分離42(2)離心運(yùn)動(dòng)的防止

①在水平公路上行駛的汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)υFfmax<mυr2Ff汽車(chē)

在水平公路上行駛的汽車(chē),轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力是由車(chē)