物理5.8《生活中的圆周运动》课件(新人教版必修2).ppt

8生活中的圆周运动 知识回顾 物体做圆周运动时，受力有何共同点 物体要受到指向圆心的向心力 向心力的特点 方向：总是指向圆心 大小： 分析做圆周运动的物体受力情况 向心力公式的理解 赛道的设计 实例研究1——火车过弯 火车以半径R= 300 m在水平轨道上转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s。铁轨与轮之间的动摩擦因数μ=0.25。 研究与讨论 1、请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道？ 2、最佳方案 火车以半径R= 900 m转弯，火车质量为8×105kg ，速度为30m/s，火车轨距l=1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？ （θ较小时tanθ=sinθ） 研究与讨论 3、若火车速度与设计速度不同会怎样？ 向心、圆周、离心运动 “供”“需”是否平衡决定物体做何种运动 实例研究2——过拱桥 1、汽车过拱桥是竖直面内圆周运动的典型代表 2、研究方法与水平面内圆周运动相同 研究与讨论 1、若速度过快，汽车做何种运动？ 过山车 研究圆周运动的要点 从“供”“需”两方面来进行研究 “供”——分析物体受力，求沿半径方向的合外力 “需”——确定物体轨道，定圆心、找半径、用公式，求出所需向心力 “供”“需”平衡做圆周运动 练习2 飞车走壁 摩托车飞车走壁，请分析受力情况，解释现象 练习3 如图为过山车轨道的一部分，若要使车厢能安全通过圆形轨道，车厢应从多高处释放？不计一切摩擦与阻力。 实际火车车轮与铁轨模型 垫高外轨 利用支持力的分力提供一部分向心力，达到“供需”平衡。 讨论 3、若汽车沿圆弧桥面从顶端下滑，分析汽车的运动情况。 * * O mg FN Ff O mg FN 提供向心力 受力分析 Ff FN+mg F “供需”平衡 物体做匀速圆周运动 提供物体做匀速圆周运动的力 物体做匀速圆周运动所需的力 = 从“供” “需”两方面研究做圆周运动的物体 O mg FN Ff 设向心力由轨道指向圆心的静摩擦力提供 代入数据可得： Ff=2.4×106N 但轨道提供的静摩擦力最大值： Ff静m=μmg=1.96×106N “供需”不平衡，如何解决？ 实际火车与轨道设计中， 利用轮缘可增加小部分的向心力； 垫高外轨可增加较多的向心力。 FN mg F θ h 由力的关系得： 由向心力公式得： 由几何关系得： 解： =0.14m 外侧 内侧 F θ 过大时： 外侧轨道与轮之间有弹力 过小时： 内侧轨道与轮之间有弹力 需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求 FN` FN` 4、若火车车轮无轮缘，火车速度过大或过小时将向哪侧运动？ 过大时：火车向外侧运动 过小时：火车向内侧运动 FN mg 离心 向心 供 提供物体做圆周运动的力 需 物体做匀速圆周运动所需的力 F= 匀速圆周运动 F 离心运动 F 向心运动 列车速度过快，造成翻车事故 比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为m，桥面半径为R，此时速度为v。 G FN G FN’ 失重 超重 a a 最高点 最低点 提供的向心力不足，做离心运动，离开桥面做平抛运动 2、有无可能做这样的运动？若可能应满足怎样的条件？ G FN 水流星 R h？ 2、优点 1、做圆周运动时向心力由哪些力提供？ 摩擦力、轮缘与铁轨间的弹力的合力提供 F1 Ff F1 Ff 3、缺点 结构简单，便于实现 轮缘与铁轨有挤压，车轮与铁轨都有磨损 2、优点 1、做圆周运动时向心力由哪些力提供？ 3、缺点 可以减少对摩擦力的需要 需要改造铁路，设计施工难度大 θ R 分析：由物体重力及支持力沿半径方向的合外力提供向心力，若车速度过快，车会离开桥面做斜下抛运动 即将离开时FN=0 直接提出 问题 提出方案 优缺点分析 25’结束 减慢动画 改为m/s 可加入地球 *