物理高中物理必修257生活中的圆周运动.pptVIP

生活中的圆周运动 【教学目标】 知识与技能 1、知道向心力是物体沿半径方向的合外力。 2、知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动。 3、会在具体问题中分析向心力的来源。 过程与方法 培养学生的分析能力、综合能力和推理能力，明确解决实际问题的思路和方法 情感态度与价值观 通过对几个实例的分析，使学生明确具体问题必须具体分析 知识回顾 1、物体做匀速圆周运动时，所受合力有何共同点？ 物体所受的合力指向圆心，合力完全提供向心力， Fn= F合 2、向心力的特点： 方向： 大小： 总是指向圆心 火车转弯 外轨 外轮 内轮 内轨 一、水平方向圆周运动（转弯问题） 1、内外轨道一样高时： F 向心力 F 由外侧轨道对 外轮的轮缘压力提供 2、当外轨略高于内轨时： F 火车的向心力： 由mg和FN 的合力提供 mg FN 火车的力： 竖直向下的重力 mg 垂直轨道面的支持力 FN 思考：此时是什么力提供向心力？缺点是什么？可以怎样处理？ FN h F L 如图所示，已知 h , 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? 火车拐弯应以规定速度行驶 例1 研究与讨论 3、当火车以规定的速度行驶时和以较快或较慢的速度转弯时向心力分别由谁提供？ 外侧 内侧 F θ 较快时： 还受到 外侧轨道对轮的弹力 较慢时： 还受到 内侧轨道对轮的弹力 FN` FN` 4、若火车车轮无轮缘，火车速度过大或过小时将向哪侧运动？ 过大时：火车向外侧运动 过小时：火车向内侧运动 FN mg 离心 向心 以规定速度时： 竖直向下的重力 mg 垂直轨道面的支持力FN 练习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？ （θ较小时tanθ=sinθ） 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： =0.14m 二、竖直平面内的圆周运动 汽车过拱桥 例2、质量为 m 的汽车以恒定的速率 v 通过半径为 r 的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力是多大？ 解：汽车通过桥顶时，受力情况如图： h mg FN O r 由牛顿第二定律： 由牛顿第三定律： 当汽车通过桥顶时的速度逐渐增大时 FN 和 FN′ 会怎样变化？此时汽车是超重还是失重？ f F 练习2 、如图，已知汽车的质量是5t,当汽车通过半径是50m的拱桥顶点的速度为10m/s时，车对桥顶的压力是多少？ 你见过凹形的桥吗？ 泸定桥 例3、汽车以恒定的速率v通过半径为r的凹x形桥面，如图所示，求汽车在最低点时对桥面的压力是多大？ 解：汽车通过底部时，受力情况如图： h G FN 由牛顿第二定律： 当汽车通过桥底时的速度逐渐增大时 FN 和 FN′ 会怎样变化？此时汽车是超重还是失重？ 由牛顿第三定律： F f 练习3、一个滑雪者连同他的滑雪板质量共70kg，他滑到凹形坡底时的速度是20m/s，坡底的圆弧半径是50m， 试计算在坡底时雪地对滑雪板的支持力。（g取10 m/s2） 总结： F = r v m 2 提供物体做圆周运动沿半径方向的合力 物体做圆周运动所需要的向心力 当物体做匀速圆周运动时“供”“需”平衡 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 三、航天器中的失重现象 航天器中的物体的向心力由物体的重力 mg 和航天器的支撑力提供，即 也就是 1、v = 时， = 0，航天员（或物体）对航天器无压力，即航天员处于___________状态 FN 完全失重 2、任何关闭了发动机又不受阻力的飞行器的内部，都是一个 的环境 完全失重 四、离心运动 “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 物体做匀速圆周运动所需的力 F= 匀速圆周运动 F 离心运动 F 向心运动  思考：汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢？ 汽车转弯 O mg FN Ff 赛道的设计 水流星 练习4．