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,第五章：曲线运动,第7节：生活中的圆周运动(二),1.能定性分析火车轨道拐弯处外轨比内轨高的原因。2.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。3.知道航天器中失重现象的本质。4.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。5.会用牛顿第二定律分析圆周运动。6.进一步领会力与物体的惯性对物体运动状态变化所起的作用。,本课时主要讨论航天器中的失重现象及离心运动，课件首先由一段宇航员在航天器中的日常生活场景，引起学生对课堂的兴趣，并引导学生对宇航员受力分析，导入新课。对宇航员受力分析，分为发射过程与在轨道正常运行两种情况，分别分析超失重情况，讨论出航天器中失重的原因；对于离心运动，利用视频中播放的日常生活中常见的现象，结合物体做圆周运动的条件及物体具有惯性，分析出离心运动出现的原因，并结合赛车视频分析生活中应对离心运动危害的措施；最后结合第一课时的内容，拓展出竖直平面内圆周运动的两类模型：绳模型与轻杆模型。,由,得,宇航员在飞船中场景,在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中，宇航员受那些力？,FNmg,1.航天器在发射升空（加速上升）时，航天员处在超重还是失重状态？,2.航天器在轨道正常运行（绕地球做匀速圆周运动）时，航天员处在超重还是失重状态？,超重,?,FNmgma,三、航天器中的失重现象,当时，座舱对他的支持力FN=0，航天员处于完全失重状态。,得,在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中的宇航员，除了地球引力外，还可能受到飞船座舱对他的支持力FN：,失重,有人把航天器失重的原因说成是它离地球太远，从而摆脱了地球引力，这种说法对吗？,正是由于地球引力的存在，才使航天器连同其中的人和物体绕地球做圆周运动。,1.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（）,AC,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,四、离心运动,离心运动现象,F合=m2r，物体做匀速圆周运动,F合m2r，物体做逐渐远离圆心的运动,F合=0，物体沿切线方向飞出远离圆心,1.定义：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时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。,2.条件：,0F合m2r,(1)当Fm2r时，物体做匀速圆周运动；(2)当F0时，物体沿切线方向飞出；(3)当Fm2r时，物体逐渐远离圆心；(4)当Fm2r时，物体逐渐靠近圆心。,离心运动的应用,离心抛掷,离心甩干,离心脱水,离心分离,赛道设计,离心运动的危害与防止,交通限速,汽车翻出赛道,BC,若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动B.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动C.若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动D.若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做近心运动,1.如图所示，光滑水平面上，质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆周运动。若小球运动到P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动情况的说法中正确的是(),2.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，若要保持B球静止，A球的角速度多大？,A,B,解：对于A，根据牛顿第二定律,F=m2r,对于B，F=mg,解得,在最高点,竖直平面内圆周运动的两类模型,一、绳模型,小球受到向下的压力或拉力F0,小球不能达到最高点,(1)若在最高点时水不流出来，求水桶的最小速率；,(2)若在最高点时水桶的速率为v3m/s，求水对桶底的压力。,例1.一细杆与水桶相连，水桶中装有水，水桶与细杆一起在竖直平面内做圆周运动，如图。水的质量为m0.5kg，水的重心到转轴的距离为l50cm。(取g10m/s2，不计空气阻力),解：(1)水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力，此时水桶的速率最小，有mgmvmin2/l解得：vmin2.24m/s(2)由于v3m/svmin2.24m/s，因此，当水桶在最高点时，水的重力已不足以提供其做圆周运动所需的向心力，此时桶底对水有向下的压力，设为F1，则由牛顿第二定律得F1mgmv2/l所以F1mv2/lmg代入数据可得F14N。,v,二、杆模型,v,mg,mg,F,F,F,F,小球受到向上的支持力F=mg,小球受到向上的支持力，0F1m/s所以杆对小球有拉力作用由牛顿第二定律有mgFmv2/R代入数据，解得F30N。,做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向。,当F=m2r时，物体做匀速圆周运动,当F=0时，物体沿切线方向飞出,当Fm2r时，物体逐渐远离圆心,当Fm2r时，物体逐渐靠近圆心,常见的离心干燥器等都是利用离心运动。,1.在质量为M的电动机飞轮上固定着一个质量为m的重物，重物到转动的轴的距离为r，如图所示，为了使放在地面上的电动机不会跳起，电动机飞轮的角速度不能超过(),A,2.细绳一端系一质量M=0.6kg的物体A，静止在水平面上。另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3kg的物体B，M的中心距圆孔0.2m，已知M与水平面间的最大静摩擦力是2N，现使此平面绕中心轴线转动，问在什么范围内B会处于静止状态？g取10m/s2。,3.如图所示，A、B、C三个物体放在水平旋转的圆盘上，三物与转盘的最大静摩擦因数均为，A的质量是2m，B和C的质量均为m，A、B离轴距离为R，C离轴2R，若三物相对盘静止，则(),每个物体均受重力、支持力、静摩擦力、向心力四个力作用B.C的向心加速度最大C.B的摩擦力最小当圆台转速增大时，C比B先滑动，A和B同时滑动,BCD,4.如图，匀速转动的水平圆盘上，沿半径方向放置用细线相连的质量均为m的A、B两个小物块。A离轴心的距离r1=15cm，B离轴心的距离r2=25cm，A和B与盘面间相互作用的最大静摩擦力均为重力的0.5倍。g取10m/s2。（1）若细线上没张力，圆盘转动的角速度应该满足什么条件？（2）欲使A、B与盘间不发生相对滑动，圆盘转动的最大角速度为多少？（3）当A即将运动时，烧断细线，A、B将如何运动？,
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