23生活中的圆周运动.ppt

* 2.汽车过拱桥 重力G与支持力FN为汽车提供过拱桥的向心力 则： 若是凹形圆桥面 若是凸形圆桥面 则： * 1.一辆汽车匀速通过半径为R的凸形路面,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.如图所示，光滑圆盘中心有一个小孔，用细绳穿过小孔，两端各系一小球A、B，A、B等质量，盘上的小球A做半径为r=20cm的匀速圆周运动，要保持B球静止，A球的角速度多大？ A B * ω=？ F mg F 解析：对于A，根据牛顿第二定律 F= mω2r…………① 对于B，F = mg ………② ①②联立解得 ω= = (rad/s) r=0.2m A B * 4. 如图所示，杂技演员在表演“水流星”， 用长为1.6m轻绳 的一端，系一个总质量为0.5kg的盛水容器，以绳的另一端为圆 心，在竖直平面内做圆周运动，若“水流星”通过最高点的速 度为4m/s，g取10m/s2，则下列说法正确的是（ ） A. “水流星”通过最高点时，有水从容器中流出 B. “水流星”通过最高点时，绳的张力及容器的 底部受到的压力均为零 C. “水流星”通过最高点时，处于完全失重状态， 不受力的作用 D. “水流星”通过最高点时，绳子的拉力大小为5N M N v O R B 改为m/s 改为m/s * 7 生活中的圆周运动 * 仔细观察视频，思考飞机在转弯时机身为什么要发生倾斜？ * 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？ * 1.知道向心力是做圆周运动的物体所受的半径方向的合力，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.能运用匀速圆周运动规律分析和处理生活中的具体实例。（重点） * 一、铁路的弯道 问题1：火车车轮与铁轨的构造是怎样的？ 轮缘 * 问题2：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？ * G FN 外轨对轮缘的弹力提供向心力 . F 问题3：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。 此种方式的缺点是什么？如何解决这一问题？ * 当外轨略高于内轨时 火车转弯时所需的向心力是由G和FN的合力提供。 火车受力分析如图， h F L 火车规定的行驶速度 F=mgtanθ= FN G * 若火车速度与设计速度不同会怎样? * 外侧 内侧 F θ 过大时： 外侧轨道与轮之间有弹力 过小时： 内侧轨道与轮之间有弹力 需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求 FN′ FN′ FN mg 例1.火车以半径R=900 m转弯,火车 质量为8×105kg ,速度为30m/s, 火车轨距l=1.4 m,要使火车通过 弯道时仅受重力与轨道的支持力, 轨道应该垫的高度h为多少?(θ 较小时tanθ=sinθ) * θ * FN mg F θ h 由力的关系得: 由向心力公式得: 由几何关系得: 解析： =0.14m 由于θ很小，所以tanθ≈sinθ * 二、拱形桥 * 1.分析汽车的受力情况 G FN 2.找圆心 圆心O 3.确定F合即Fn的方向 Fn 4.列方程 注意公式中v用汽车过桥顶时的瞬时速度 情形一：凸形桥 Fn * 1.分析汽车的受力情况 G FN 2.找圆心 圆心0 3.确定F合即Fn的方向 Fn 4.列方程 注意公式中v用汽车过桥底时的瞬时速度 情形二：凹形桥 + Fn * 比较三种桥面受力的情况 FN=G * 汽车对桥面的压力 超重、失重状态 最高点 最低点 失重 超重 规律总结 * 例2.一个质量为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：小球在竖直平面内做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（F=0），重力提供向心力，则： 能过最高点的条件： * 三、航天器中的失重现象 [思考与讨论]地球可以看做一个巨大的拱形桥。汽车沿南北方向行驶，不断加速。 请思考：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0？此时汽车处于什么状态？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？ * 当航天员在太空中自身的重力提供做圆周运动的向心力时，航天员处于完全失重状态 * 四、离心