公开课生活中的圆周运动课件

中中的的圆圆周周活活生生运运动动必修必修2第五章第第五章第7节节此地不宜居住吗？中央电视台今日说法栏目报道了一起发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通事故家住公路拐弯处的张先生和李先生家在三个月内连续遭遇了七次大卡车七次大卡车侧翻在自家门口的场面，第八次有辆卡车冲撞进李先生家，造成三死一伤和房屋严重损毁的血腥惨案当地居民认为是风水问题，你相信吗？F=rvm2提提供供物体做圆周物体做圆周运动的向心力运动的向心力物体做圆周运动物体做圆周运动所所需需要要的向心力的向心力当当 “供供”“”“需需”平衡平衡时，物体做圆周时，物体做圆周运动运动一、汽车转弯一、汽车转弯OmgFNFf提供向心力提供向心力受力分析受力分析FfFfFnmv2/r 课堂练习课堂练习FfFnm2 r 思考：思考：那火车转弯那火车转弯时情况会有时情况会有何不同呢？何不同呢？火车转弯时火车转弯时是在做圆周是在做圆周运动，那么运动，那么是什么力提是什么力提供向心力？供向心力？实例实例车轮介绍车轮介绍 铁路的弯道铁路的弯道2vFFmr向心力外轨对轮缘的弹力提供向心力外轨对轮缘的弹力提供向心力.靠这种办靠这种办法得到的向法得到的向心力缺点是心力缺点是什么？如何什么？如何解决这一实解决这一实际问题？际问题？【最佳方案最佳方案】外轨略高于内轨外轨略高于内轨GFNF合合【方案剖析方案剖析】nFF合Rvmmg2tan火车转弯规定火车转弯规定临界速度临界速度:tanvRg临界解析：解析：重力重力G与支持力与支持力FN的合力的合力F合合是使火车转弯的向心力是使火车转弯的向心力【研究与讨论】如果火车在转弯处的速度不等于规定速度，会发生怎样情况？讨论：讨论：1.当当v ,F提提 合力不足以提供向心力合力不足以提供向心力 外轨对轮缘有挤压；外轨对轮缘有挤压；2.当当v=,=F提提合力恰好等于向心力合力恰好等于向心力 内外轨对轮缘都无挤压内外轨对轮缘都无挤压3.当当 v ,F提提合力大于向心力，内轨合力大于向心力，内轨 对轮缘有挤压对轮缘有挤压ghRlghRlghRlnFnFnF【物理与生活】20082008年年4 4月月1818日，我国铁路进行了第六次日，我国铁路进行了第六次大提速，时速将达大提速，时速将达200200公里以上，这必将为公里以上，这必将为我国经济腾飞注入新的活力。假设你是一位我国经济腾飞注入新的活力。假设你是一位从事铁路设计的工程师，你认为火车提速有从事铁路设计的工程师，你认为火车提速有必要对铁路拐弯处进行改造吗？应如何改造？必要对铁路拐弯处进行改造吗？应如何改造？课堂练习课堂练习2、质量、质量 m=100t的火车在轨道上行驶的火车在轨道上行驶,火车内外轨连火车内外轨连线与水平面夹角为线与水平面夹角为370，弯道半径，弯道半径R=30m。(1)当火车的速度当火车的速度v1=10m/s时时,轨道何处受侧压力轨道何处受侧压力?方向方向如何如何?(2)当火车的速度当火车的速度v2=15m/s时时,轨道何处受侧压力轨道何处受侧压力?方向方向如何如何?(3)当火车的速度当火车的速度v3=20m/s时时,轨道何处受侧压力轨道何处受侧压力?方向方向如何如何?OOFTmgF合合圆圆锥锥摆摆FNGFmgtanFnmv2/r OOFTmgF合合圆圆锥锥摆摆FNmgF合合 公路上的拱公路上的拱形桥是常见的，形桥是常见的，汽车过桥时，汽车过桥时，也可以看做圆也可以看做圆周运动。那么周运动。那么是什么力提供是什么力提供汽车的向心力汽车的向心力呢？呢？思考：思考：实例三、汽车过桥三、汽车过桥讨论 质量为质量为m的汽车在拱形桥上以速度的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥行驶，若桥面的圆弧半径为面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时所需的向心力来源通过桥的最高点时所需的向心力来源 1、受力分析、受力分析2、找圆心、找圆心3、确定、确定F合合即即F向心力向心力的方向。的方向。4、列方程、列方程NGF合合=G-NFF合向心力2vGNmR2vNGmR2vNNGmR压力 分析汽车通过最底点时车对桥分析汽车通过最底点时车对桥(过水路过水路面面)的压力的压力 2vNGmr汽车对桥面的压力超重失重状态最高点最低点2vNGmGr2vNGmGr小结：小结：课堂练习课堂练习3、一辆质量、一辆质量 m=2.0t的小轿车，驶过半径的小轿车，驶过半径R=100m的的一段圆弧形桥面。一段圆弧形桥面。(1)若桥面为凹形，汽车以若桥面为凹形，汽车以20m/s通过桥面最低点时，通过桥面最低点时，对桥面的压力是多大？对桥面的压力是多大？(2)若桥面为凸形，汽车以若桥面为凸形，汽车以10m/s通过桥面最高点时，通过桥面最高点时，对桥面的压力是多大？对桥面的压力是多大？(3)汽车以多大速度过凸形桥面顶点时，对桥面刚好汽车以多大速度过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？没有压力？地球可以看做一座巨大的地球可以看做一座巨大的拱形桥，桥面的半径就是地拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？力是多少？思考与讨论思考与讨论该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中 F=rvm2提提供供物体做圆周物体做圆周运动的向心力运动的向心力物体做圆周运动物体做圆周运动所所需需要要的向心力的向心力当当 “供供”“”“需需”平衡平衡时，物体做圆周时，物体做圆周运动运动想一想：想一想：当当 “供供”“”“需需”不平衡不平衡时，物体将如何运动时，物体将如何运动呢？呢？观察观察1 1、定义、定义：当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动。动。实例2、离心运动的应用与防止、离心运动的应用与防止用离心机把用离心机把体温计的水体温计的水银柱甩回玻银柱甩回玻璃泡内璃泡内制作棉花糖的原理：制作棉花糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒相似，里内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。变得纤细雪白，像一团团棉花。OF静静vOFv学习目标学习目标 1.能定性分析火车外轨比内轨高的原能定性分析火车外轨比内轨高的原因。因。2.能定量分析汽车过拱形桥最高点和能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题。凹形桥最低点的压力问题。3.知道航天器中的失重现象的本质。知道航天器中的失重现象的本质。4.知道离心运动及其产生的条件，了知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用和防止。解离心运动的应用和防止。5.会用牛顿第二定律分析圆周运动。会用牛顿第二定律分析圆周运动。