生活中的圓周運動ppt課件
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,,,高中物理·必修2·人教版,7 生活中的圓周運動,[目標定位] 1.會分析具體圓周運動問題中向心力的來源,能解決生活中的圓周運動問題. 2.了解航天器中的失重現(xiàn)象及原因. 3.了解離心運動及物體做離心運動的條件,知道離心運動的應(yīng)用及危害.,一、鐵路的彎道 1.運動特點:火車轉(zhuǎn)彎時實際是在做_____運動,因而具有向心加速度,由于其質(zhì)量巨大,所以需要很大的_____力. 2.向心力來源 在修筑鐵路時,要根據(jù)彎道的_____和規(guī)定的_________ ,適當選擇內(nèi)外軌的高度差,使轉(zhuǎn)彎時所需的向心力幾乎完全由_______和__________的合力提供.如圖5-7-1.,圓周,向心,半徑,行駛速度,重力G,支持力FN,圖5-7-1 想一想 在彎道處,火車行駛速度大于規(guī)定的速度時,是外軌還是內(nèi)軌易受損? 答案 外軌,二、拱形橋 1.汽車過凸形橋(如圖5-7-2 甲),小于,圖5-7-2,2.汽車過凹形橋(如圖5-7-2 乙) 三、航天器中的失重現(xiàn)象 1.航天器在近地軌道的運動,FN-mg,大于,mg,2.對失重現(xiàn)象的認識 航天器內(nèi)的任何物體都處于_________狀態(tài),但并不是物體不受重力.正因為受到重力作用才使航天器連同其中的乘員_____________.,mg-FN,0,完全失重,完全失重,環(huán)繞地球轉(zhuǎn)動,想一想 航天器中處于完全失重狀態(tài)的物體一定不受重力作用嗎? 答案 受重力作用.處于完全失重狀態(tài)的物體仍受重力作用,重力提供向心力.,四、離心運動 1.定義:物體沿切線飛出或做_________圓心的運動. 2.原因:向心力突然_____或合外力____________所需向心力. 3.應(yīng)用:洗衣機的_______,制作無縫鋼管、水泥電線桿等. 想一想 物體做離心運動是不是因為受離心力作用? 答案 不是.物體做離心運動并不是物體受到離心力作用,而是外力不能提供足夠的向心力,所謂的“離心力”也是由效果命名的,實際并不存在.,逐漸遠離,消失,不足以提供,脫水筒,一、火車轉(zhuǎn)彎問題 1.轉(zhuǎn)彎時的圓周平面:火車做圓周運動的圓周平面是水平面,火車的向心加速度和向心力均是沿水平方向指向圓心.,圖5-7-3,3.速度與軌道壓力的關(guān)系 (1)當v= v 0時,所需向心力僅由重力和彈力的合力提供,此時內(nèi)外軌道對火車均無擠壓作用. (2)當v v 0時,外軌道對輪緣有側(cè)壓力. (3)當v v 0時,內(nèi)軌道對輪緣有側(cè)壓力. 4.汽車、摩托車賽道拐彎處,高速公路轉(zhuǎn)彎處設(shè)計成外高內(nèi)低,也是盡量使車受到的重力和支持力的合力提供向心力.,【例1】 火車在半徑r=900 m的彎道轉(zhuǎn)彎,火車質(zhì)量為8×105 kg,軌道寬為l=1.4 m,外軌比內(nèi)軌高h=14 cm,為了使鐵軌不受輪緣的擠壓,火車的速度應(yīng)為多大?(α很小時,可以近似認為tan α=sin α;g取10 m/s2) 答案 30 m/s,解析 若火車在轉(zhuǎn)彎時鐵軌不受擠壓,即由重力和支持力的合力提供向心力,火車轉(zhuǎn)彎平面是水平面.火車受力如圖所示,由牛頓第二定律得:,二、汽車過橋問題 1.分析汽車過橋這類問題時應(yīng)把握以下兩點: (1)汽車在拱橋上的運動是豎直面內(nèi)的圓周運動. (2)向心力來源(最高點和最低點):汽車做圓周運動,重力和橋面的支持力的合力提供向心力.,【例2】 如圖5-7-4所示,質(zhì)量m=2.0×104 kg的汽車以不變的速率先后駛過凹形橋面和凸形橋面,兩橋面的圓弧半徑均為20 m.如果橋面受到的壓力不得超過3.0×105 N,則: (1)汽車允許的最大速度是多少? (2)若以所求速度行駛,汽車對橋面的最小壓力是多少?(g取10 m/s2),圖5-7-4,答案 (1)10 m/s (2)105 N,三、豎直面內(nèi)的繩、桿模型問題 1.輕繩模型(最高點) 圖5-7-5 (1)繩(軌道)施力特點: 只能施加向下的拉力(或壓力),2.輕桿模型(最高點) 圖5-7-6 (1)桿(雙軌道)施力特點: 既能施加向下的拉(壓)力,也能施加向上的支持力. (2)動力學(xué)方程:,(3)桿類的臨界速度為v臨=0.,【例3】 一細繩與水桶相連,水桶中裝有水,水桶與細繩一起在豎直平面內(nèi)做圓周運動,如圖5-7-7所示,水的質(zhì)量m=0.5 kg,水的重心到轉(zhuǎn)軸的距離l=50 cm.(g取10 m/s2),圖5-7-7,(1)若在最高點水不流出來,求桶的最小速率; (2)若在最高點水桶的速率v =3 m/s,求水對桶底的壓力. 答案 (1)2.24 m/s (2)4 N,解析 分別以水桶和桶中的水為研究對象,對它們進行受力分析,找出它們做圓周運動所需向心力的來源,根據(jù)牛頓運動定律建立方程求解. (1)以水桶中的水為研究對象,在最高點恰好不流出來,說明水的重力恰好提供其做圓周運動所需的向心力,此時桶的速率最?。?四、對離心運動的理解 1.離心運動的實質(zhì) 離心運動實質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn).做圓周運動的物體,總有沿著圓周切線飛出去的趨向,之所以沒有飛出去,是因為受到向心力的作用.從某種意義上說,向心力的作用是不斷地把物體從圓周運動的切線方向拉到圓周上來.一旦作為向心力的合外力突然消失或不足以提供向心力,物體就會發(fā)生離心運動. 2.合外力與向心力的關(guān)系如圖5-7-8所示,圖5-7-8,【例4】 下列有關(guān)洗衣機脫水筒的脫水原理說法正確的是 ( ) A.水滴受離心力作用,而沿背離圓心的方向甩出 B.水滴受到向心力,由于慣性沿切線方向甩出 C.水滴受到的離心力大于它受到的向心力,從而沿切線 方向甩出 D.水滴與衣服間的附著力小于它所需的向心力,于是沿 切線方向甩出 答案 D,再見,- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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