高一物理必修生活中的圆周运动(上课用)

圆周运动水流星5.7生活中的圆周运动圆周运动是重力和漏斗壁对小球支持力的合力提供的FGFNAA圆周运动圆周运动圆周运动圆周运动学习目标1、学生通过阅读知道向心力是圆周运动的物体半径方向的合力，不管是匀速圆周运动还是变速圆周运动。2、通过视频展示常见例子，学会分析具体问题中的向心力来源。3、通过练习运用匀速圆周运动规律分析和处理生活中的具体实例。圆周运动自学指导检查1.火车转弯处，使外轨__________内轨，火车经过时支持力方向__________，它与__________力的合力指向__________为火车转弯提供向心力.2.圆周运动火车转弯视频2问题：火车车轮与铁轨的构造是怎样的？轮缘圆周运动GFN圆周运动圆周运动轮缘铁轨(轨距)一、铁路的弯道1、火车做匀速直线运动和匀速转弯运动状态是否相同？圆周运动GFNF弹2、火车在转弯时，若内外轨是相平的，铁轨如何对火车提供水平方向的向心力？a：此时火车车轮受五个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力，牵引力，阻力。b：外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力。圆周运动轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损！3、外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力，这种方法在实际中可取吗？为什么？例1、火车速度为30m/s，弯道的半径R=900m，火车的质量m=8×105kg，转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？25810N=vFmrn圆周运动让重力和支持力的合力提供向心力，来减少外轨对轮缘的挤压。FNGoF4、为了减轻铁轨的受损程度，你能提出一些可行的方案吗？圆周运动20vFmrn=tan=Fmg合0tan=vgr例2、若火车质量为m，转弯半径为r，要求轨道对轮缘无挤压作用，此时轨道倾角为θ，请问火车的速度为多大？αFNGFα圆周运动知:当v=v0时：当vv0时：当vv0时：轮缘不受侧向压力轮缘受到外轨向内的挤压力轮缘受到内轨向外的挤压力F弹F弹0tan=vgr讨论:由圆周运动问题：当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改造？内外轨的高度差h如何确定？tan20mgrvmLhtgsinrvmLhmg2grvLh2因为角度很小，所以圆周运动汽车在水平面上的转弯:由静摩擦力提供向心力f静圆周运动汽车转弯时的措施？把转弯处的道路修成外高内低。圆周运动圆周运动摩托车水平面上转弯:GFNf圆周运动问题：有谁知道飞机转弯的向心力是由谁提供的吗？视频：气流的升力、重力。与汽车转弯类似的受力分析圆周运动课堂训练1．火车在某个弯道按规定运行速度40m/s转弯时，内、外轨对车轮皆无侧压力，若火车在该弯道实际运行速度为30m/s，则下列说法中正确的是()A．仅内轨对车轮有侧压力B．仅外轨对车轮有侧压力C．内、外轨对车轮都有侧压力D．内、外轨对车轮均无侧压力A2．一辆赛车以相当高的速度v0进入一较宽的水平圆弧形弯道，设赛车做匀速圆周运动，为了保证顺利通过弯道，下列措施可行的是()A．靠近弯道内侧B．靠近弯道外侧C．通过弯道中间D．通过弯道的什么位置均可B圆周运动3．铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的．弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计不仅与r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关．下列说法正确的是()A．v一定时，r越小则要求h越大B．v一定时，r越大则要求h越大C．r一定时，v越小则要求h越大D．r一定时，v越大则要求h越大AD圆周运动圆周运动自学指导与检查1.航天器在绕地球做匀速圆周运动时因__________恰好提供向心力故航天器内的一切物体均处于__________状态，任何关闭了发动机，又不受阻力的飞行器中都是一个__________的环境.2.离心运动：如果一个正在做匀速圆周运动的物体在运动过程中，由于某种原因所受合力_______或__________物体就会由于__________远离__________，这就是离心现象.圆周运动2NvFGmr-=2NvFGmr=+FNG，即汽车对桥的压力大于其所受重力，处于超重状态。2、汽车过凹桥时，在最低点时，车对凹桥的压力怎样？视频3.二、拱形桥1、汽车静止在桥上与通过桥时的状态是否相同？v圆周运动汽车过凸桥圆周运动2NvmgFmr-=2NvFmgmr=-FNG即汽车对桥的压力小于其所受重力，处于失重状态。3、汽车过凸桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？v圆周运动当汽车行驶速度越大，汽车对桥面的压力越小。当时，压力FN为零。处于完全失重状态。vgr=4、汽车过凸桥时，若汽车的运动速度变大，压力如何变化？2NvFGmr=-圆周运动1.如下图所示，汽车的运动能用上面的方法求解吗？拓展：F牵FNG1G2Gf圆周运动2.地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力为零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？……圆周运动三.航天器中的失重现象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FN2NvmgFmr-=2NvFmgmr=-=vgr由得当时,座舱对他的支持力FN=0,航天员处于完全失重状态.视频4圆周运动四、离心运动：视频42Fmrw=0F=2FmrwA做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动就叫离心运动。返回当F心合=Fn，做圆周运动当F心合=0或F合Fn时，做离心运动当F心合Fn，做向心(近心)运动圆周运动视频5：汽车转弯翻车:圆周运动2NvFGmr-=2NvFGmr=+FNG二、凹桥小结一、火车转弯:vFNF合G0tan=vgrrvmmgF20tan合圆周运动当时，压力FN为零。航天员处于完全失重状态vgr=2=-NvFGmr三、凸桥2NvFGmr-=v圆周运动四、物体做圆周运动要满足什么条件？当F心合=Fn，做圆周运动当F心合=0或F心合Fn时受到的F心合：指向圆心方向的合力圆周运动需要的：当F合Fn，做向心(近心)运动2=vFmrn做离心运动圆周运动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()A．宇航员仍受重力的作用B．宇航员受力平衡C．宇航员所受重力等于所需的向心力D．宇航员不受重力的作用AC课堂训练圆周运动2．一辆卡车在丘陵地匀速行驶，地形如图所示，由于轮胎太旧，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段应是()A．a处B．b处C．c处D．d处D3．质量为25kg的小孩坐在秋千板上，秋千板离拴绳的横梁2.5m．如果秋千板摆动经过最低点的速度为3m/s，这时秋千板所受的压力是多大？(取g＝10m/s2)答案：340N圆周运动•4．质量为m的小球，用一条绳子系在竖直平面内做圆周运动，小球到达最高点时的速度为v，到达最低点时的速度变为，则两位置处绳子所受的张力之差是()•A．6mgB．5mg•C．4mgD．2mgA