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人教版必修二物理《5.7生活中的圆周运动》课件(共36张PPT)

1、5.7生活中的圆周运动,一、水平面内的圆周运动,提供向心力,受力分析,Ff,1.汽车转弯,思考与讨论:,2.若减少弯道处事故,怎样设计转弯处的路面?,1.赛车影片中,汽车出事故的原因是什么?,F合=f静=mv2/r,V=,弯道规定的速度取决于弯道半径和倾角,F合=mgtan=mv2/R,赛车弯道处的路面特点,汽车赛道转弯处是外高内低(并且超车道比主车道更加倾斜),汽车在倾斜路面上转弯靠合力提供向心力,那么火车转弯时情况会有何不同呢?画出受力示意图,并结合运动情况分析各力的关系。,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?,2.火车转弯,由铁轨外轨和外轮缘之间互相挤压而产生的弹

2、力提供向心力,后果会怎样?,(1)若内外轨道一样高,向心力的来源:,(2) 外轨略高于内轨,火车受力,垂直轨道面的支持力N,向心力来源,由G和N的合力提供,h,竖直向下的重力 G,h,(1)如图,已知火车内外轨道高度差h, 两轨间距L,转弯半径R,车轮对内外轨都无压力,质量为M的火车运行的速率应该多大?,例题,L,(2)当火车行驶速率vv规定时,,(3)当火车行驶速率vv规定时,,外轨对轮缘有侧压力,内轨对轮缘有侧压力,L,观察机翼是怎样的? 受力情况怎样? 是什么力提供向心力?,3.飞机转弯,设飞机的质量M,以速度v在水平面内做半径为R 的圆周运动,则飞机受到的升力是多大?,1,2,3,二、

3、竖直面内的圆周运动,汽车过桥,1、分析汽车的受力情况,2、找圆心,确定运动平面,圆心0,3、确定F合即F向的方向。,4、列方程,F合= F向心力 G-N = N=G -,注意:公式中V用汽车过桥顶时的瞬时速度,失重,以“凸形桥”为例分析:,汽车通过桥最高点时,车对桥的压力,1、分析汽车的受力情况,2、找圆心,确定运动平面,3、确定F合即F向心力的方向。,4、列方程,注意:公式中V用汽车过桥底时的瞬时速度,F合= F向心力 N-G = N=G +,例:荡秋千 ,飞机俯冲拉起飞行员对坐垫压力等,超重,汽车通过凹形桥最底点时车对桥 (过水路面)的压力,N=G,分析汽车的受力情况,汽车通过水平桥时又该

4、如何分析呢?,比较三种桥面受力的情况,当V 越大时,则 越大,N越小。,当V增大到某一值时,N=0,,此时:,思考与讨论:,影片中赛车通过凸起的路面时,若为了减少事故,你能否求出赛车在最高点的最大速度?当汽车的速度不断增大时,会有什么现象发生?,汽车速度增大,v,(1)速度大到一定程度时,地面对车的支持力是零?(2)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?此时汽车和驾驶员处于什么状态?,地球可以看做一个巨大的拱形桥。汽车沿南北行驶,不断加速。请思考:会不会出现下面这样的情况?,说出你的想法,思维拓展1:,物体有无可能做这样的运动? 若可能应满足怎样

5、的条件?,mg,FN,r,“水流星”,“过山车”,思维拓展2:,汽车不在拱形桥的最高点或最低点时,我们该怎样处理呢?求汽车在图示位置时受到的支持力,需要知道哪些量?,(,思考与讨论:,桥面对车的支持力与夹角 、车速v都有关,汽车转弯为什么要减速?,2.如果物体受的合力不足以提供向心力,它会怎样运动?,思考:,1.做圆周运动的物体一旦失去外力的作用,它会怎样运动?,离心运动,“魔盘”转速越来越大,人会怎样?,做圆周运动的物体,在所受合力突然消失,或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动。这种运动叫做离心运动。,1.离心运动:,2.物体作离心运动的条件:,向心、圆周、离心

6、运动,“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动,供,提供物体做圆周运动的力,需,物体做圆周运动所需的力,F供=,F供,研究圆周运动的要点,从“供”“需”两方面来进行研究 “供”分析物体受力,求沿半径方向的合外力 “需”确定物体轨道,定圆心、找半径、用公式,求出所需向心力 “供”“需”平衡做圆周运动 利用牛顿第二定律列等式求得结果。,强调:,处理匀速圆周运动问题的一般步骤:,(1)明确对象,找出圆周平面,确定圆心及半径;,(2)进行受力分析,画出受力图;,(3)求出指向圆心方向的合力,即向心力;,(4)用牛顿第二定律 ,结合匀速圆周运的特点列方程求解。,小结:,生活中的圆周运动: (第二课时),实

7、例3:细绳与球:如图所示,一质量为m的小球,用长为L细绳系住,使其在竖直面内作圆周运动。,(1)小球做的是什么运动?(2)小球在运动过程中,受到哪些力?小球的运动过程有什么特点?若小球通过最高点时,小球恰好不受绳的作用力,则小球在最高点的速度是多少?(4)小球能在竖直平面内作圆周运动,必须满足的条件是什么?,在竖直平面上做圆周运动的物体,专题:,实例4:轨道与球:如图所示,一质量为m的小球,在半径为R 光滑轨道上,使其在竖直面内作圆周运动。,(1)小球做的是什么运动? (2)小球在运动过程中,受到哪些力?小球的运动过程有什么特点? (3)若小球通过最高点时,小球恰好不受轨道的作用力,则小球在最

8、高点的速度是多少? (4)小球能在竖直平面内作圆周运动,必须满足的条件是什么?,小结:一、没有支撑的物体 : (例:细绳拴小球,圆滑轨道上滑动的小球),1、临界条件:绳子或轨道对小球没有力的作用:(即:T=0)有 所以:,2、能通过最高点的条件:,3、不能通过最高点的条件:,实际上小球还不到最 高点时就脱离了轨道,练习:如图要使小球滑到圆形轨道顶端不掉下来,小球在轨道顶端的最小速度应当是多大?已知轨道半径为R,实例5:轻杆与球:如图所示,一质量为m的小球,用长为L的轻杆固定住,使其在竖直面内作圆周运动。,(1)小球做什么运动? (2)若小球通过最高点时,小球恰好不受杆的作用力,则小球在最高点的

9、速度是多少?(3)小球能在竖直平面内作圆周运动,必须满足的条件是什么?,在竖直平面上做圆周运动的物体,实例6: 管道与球:如图所示,一质量为m的小球,放在一个内壁光滑的封闭管内,使其在竖直面内作圆周运动.,R,(1)小球做什么运动? (2)若小球恰好能通过最高点,则小球在最高点的速度是多少?小球的受力情况如何? (3)小球能在竖直平面内作圆周运动,必须满足的条件是什么?,在竖直平面上做圆周运动的物体,小结:二、有支撑的物体 (例:小球与杆相连,球在光滑封闭管中运动),2、小球过最高点时,轻杆对小球的弹力情况:,B、当 时,杆对小球有指向圆心的拉力其大小随速度的增大而增大。,C、 时,对小球的支

10、持力方向竖直向上,大小随速度的增大而减小,取值范围是:,A、当 时,杆对小球的支持力,杆,管道,1、临界条件:由于支撑作用,小球恰能到达最高点的临界速度V临界=0,此时弹力等于重力,练习:如图所示,轻杆的一端固定一质量为m的小球,并以另一端O为圆心,使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动,以下说法正确的是( ),A.小球过最高点时的起码速度为 B.小球过最高点时,杆所受的弹力可以等于零C.小球过最高点时,杆对球的作用力可以与球所受重力 方向相反,此时重力一定大于杆对球的作用力D.小球过最高点时,杆对球作用力一定与小球所受重力方向相反,例题1如图已知:A、B、C三球质量相等,A、B将绳子OC三等分. 求:OA、AB、BC三段绳所受拉力之比.,习题讲练:,练习质量相等的小球A、B分别固定在轻杆的中点及端点, 当棒在光滑的水平面上绕O点匀速运动(如图所示)时,求棒的OA段及AB段对球的拉力之比,例题2如图所示,质量分别为2m、m、m的A、B、C放在水平的圆盘上,随圆盘在水平面内做圆周运动,转动半径分别为r、r、2r,当转速逐渐增大时,问哪一个物体首先开始滑动?,