教育专题：生活中的圆周运动_课件

生活中的圆周运动,火车车轮的结构特点：,一、铁路的弯道,火车转弯（内外轨道等高）,向左转,N,G,向左转,N,G,F,（,1,）火车转弯处内外轨无高度差,外轨对轮缘的弹力,F,就是使火车转弯的向心力,根据牛顿第二定律,F=m,可知,R,V,2,火车质量很大,外轨对轮缘的弹力很大,外轨和外轮之间的磨损大，,铁轨容易受到损坏,（,2,）转弯处外轨高于内轨,根据牛顿第二定律,F=mg,tan,=,m,R,V,2,V=,Rg,tan,V,Rg,tan,V,Rg,tan,外,轨对外轮缘有弹力,内轨对内轮缘有弹力,N,G,F,小结：水平面内的圆周运动，轨迹在水平面内，向心力也一定在水平面内。,向心力是按效果命名的力，任何一个或几个力的合力，只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力。,在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了,(),A,减轻火车轮子挤压外轨,B,减轻火车轮子挤压内轨,C,使火车车身倾斜，利用重力 和支持力的合力提供转弯所需向心力,D,限制火车向外脱轨,ACD,思考,在高速公路的拐弯处，路面造得外高内低是什么原因？,（第,11,题）,如图所示，汽车在倾斜的弯道上拐弯，弯道的倾角为,，半径为,r,，则汽车完全不靠摩擦力转弯的速率是,?,（,（图）,设内外轨间的距离为,L,，内外轨的高度差为,h,，火车转弯的半径为,R,，则,火,车转弯的规定速度为,v,0,?,F,合,=,mg,tan,mg,sin,=,mgh,/L,由牛顿第二定律得：,F,合,=,ma,n,所以,mgh,/L,=,m,即火车转弯的规定速度,v,0,=,V,R,O,G,F,N,二、拱型桥,F,向,=G,F,N,=m,R,V,2,F,N,=,G,m,R,V,2,（,1,）汽车对桥的压力,F,N,=,F,N,（）汽车的速度越大,汽车对桥的压力越小,由上式,和,牛顿第三定律,可知,根据牛顿第二定律,汽车开始做平抛运动,（）当汽车的速度增大到,V=,时,压力为零。,V,R,O,质量为,m,的汽车以速度,V,通过半径为,R,的凹型桥。它经桥的最低点时对桥的压力为多大？比汽车的重量大还是小？速度越大压力越大还是越小？,解：,F,向,=F,1,G,=m,R,V,2,F,1,=m,+,R,V,2,由上式和,牛顿第三定律,可知,（,1,）汽车对桥的压力,F,1,=,F,1,（）汽车的速度越大,汽车对桥的压力越大,根据牛顿第二定律,G,F,1,思考,：汽车不在拱形桥的最高点或最低点时，它的运动能用上面的方法求解吗？,mg,cos,F,N,=,ma,N,所以,F,N,=,mg,cos,ma,N,桥面支持力与夹角,、车速,v,都有关。,（,一辆汽车匀速率通过半径为,R,的圆弧拱形路面，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,BD,请大家阅读课本,58,面,-,思考与讨论,说出你的想法,由 可以解出,当 时座舱对人的支持力,F,支,=0,，人处于失重状态,三,航天器中的失重现象,.,做匀速圆周运动的物体，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。,一、离心运动,1,、离心运动：,2,、物体作离心运动的条件：,二、,离心运动,应用,1,、离心干燥器的金属网笼,利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉的装置,解释：,o,F,mr,2,F,当网笼转得比较慢时，水滴跟物体的附着力,F,足以提供所需的向心力,F,使水滴做圆周运动。当网笼转得比较快时，附着力,F,不足以提供所需的向心力,F,，,于是水滴做离心运动，穿过网孔，飞到网笼外面。,2,、洗衣机的脱水筒,3,、用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内,当离心机转得比较慢时，缩口的阻力,F,足以提供所需的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运动。当离心机转得相当快时，阻力,F,不足以提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。,4,、制作“棉花”糖的原理：,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，变得纤细雪白，像一团团棉花。,要使原来作圆周运动的物体作离心运动，该怎么办？,？问题一：,A,、,提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力。,B,、,减小合外力或使其消失,三、离心运动的防止：,1,、在水平公路上行驶的汽车转弯时,F m,r,2,F,汽车,在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大，所需向心力,F,大于最大静摩擦力,Fmax,，,汽车将做离心运动而造成交通事故。因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度。,2,、高速转动的砂轮、飞轮等,？问题二：,要,防止离心现象发生，该怎么办？,A,、,减小物体运动的速度，使物体作圆周运动时所需的向心力减小,B,、,增大合外力，使其达到物体作圆周运动时所需的向心力,C,、,作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个向心力，维持其作圆周运动,A,、,作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周半径方向离开圆心,B,、,作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周切线方向离开圆心,D,、,作离心运动的物体，是因为受到离心力作用的缘故,1,、下列说法正确的是,(),巩固练习：,B,、为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”的现象，可以：,(),a,、,增大汽车转弯时的速度,b,、,减小汽车转弯时的速度,c,、,增大汽车与路面间的摩擦,d,、,减小汽车与路面间的摩擦,A,、,a,、,b B,、,a,、,c C,、,b,、,d D,、,b,、,c,3,、下列说法中错误的有：（）,A,、,提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干,B,、,转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心,C,、,为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过允许的最大转速,D,、,离心水泵利用了离心运动的原理,D,B,过山车,(1,）凸形桥半径为,R,，汽车在顶端的最大速度是多少？,(2,）长为,R,的轻绳一端系一小球在竖直平面内做圆周运动，它在最高点的最小速度是多少？,（,3,）如果上题改成长为,R,的轻杆一端系一小球在竖直平面内做圆周运动，它在最高点的最小速度是多少？当球在最高点速度为 时，求杆对球的作用力，当小球在最高点速度 时，求杆对球的作用力。,巩固应用,例、绳系着装水的桶，在竖直平面内做圆周运动，水的质量,m=0.5kg,，,绳长,=40,cm.,求,（,1,）桶在最高点水不流出的最小速率？（,2,）水在最高点速率,=3,m/s,时水对桶底的压力？,(,g,取,10,m/s,2,),A,B,例、质量为,1kg,的小球沿半径为,20cm,的圆环在竖直平面内做圆周运动，如图所示，求 （,1,）小球在圆环的最高点,A,不掉下来的最小速度是多少？此时小球的向心加速度是多少？（,2,）若小球仍用以上的速度经过圆环的最高点,A,，,当它运动到圆环的最低点,B,时，对圆环的压力是多少？此时小球的向心加速度是多少？,巩固应用：,例、长为,0.6m,的轻杆,OA(,不计质量,),A,端插个质量为,2.0kg,的物体,在竖直平面内绕,O,点做圆周运动,当球达到最高点的速度分别为,3m/s,m/s,2m/s,时,求杆对球的作用力各为多少,?,O,A,巩固应用,例、如图所示，质量为,m,的小球，用长为,L,的细绳，悬于光滑斜面上的,0,点，小球在这个倾角为,的光滑斜面上做圆周运动，若小球在最高点和最低点的速率分别是,v,l,和,v,2,，,则绳在这两个位置时的张力大小分别是多大,?,巩固应用,