高中物理 5_7 生活中的圓周運動課件 新人教版必修2

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1、5.7 生 活 中 的 圓 周 運 動 知 識 回 顧 物 體 做 圓 周 運 動 時 ， 受 力 有 何 共 同 點 物 體 要 受 到 指 向 圓 心 的 向 心 力 向 心 力 的 特 點 方 向 ： 總 是 指 向 圓 心 大 小 ： rvmF n 2 分 析 做 圓 周 運 動 的 物 體 受 力 情況 OmgFN Ff OmgFN 提 供 向 心 力受 力 分 析 FfFN+mg F rvm 2“ 供 需 ” 平 衡 物 體 做 勻 速 圓 周 運動提 供 物 體 做 勻 速圓 周 運 動 的 力 物 體 做 勻 速 圓 周運 動 所 需 的 力向 心 力 公 式 的 理 解=從

2、“ 供 ” “ 需 ” 兩 方 面 研 究 做 圓 周 運 動 的物 體 賽 道 的 設(shè) 計 火 車 在 水 平 軌 道 （ 內(nèi) 外 軌道 一 樣 高 ） 上 轉(zhuǎn) 彎 時 ， 所需 的 向 心 力 由 誰 提 供 ？外 軌 內(nèi) 軌 FNG oF火 車 轉(zhuǎn) 彎 規(guī) 定 臨 界 速 度 tanRgv 1、 當 火 車 行 駛 速 率 時 ，F(xiàn)=F向 ， 內(nèi) 外 軌 道 對 輪 緣 都 沒 有 壓 力tanv Rg 3、 當 火 車 行 駛 速 率 時 ，F(xiàn)F向 ， 道 對 輪 緣 有 側(cè) 壓 力 tanv Rg 2、 當 火 車 行 駛 速 率 時 ，F(xiàn)F向 ， 道 對 輪 緣 有 側(cè) 壓 力 t

3、anv Rg 例 題 1： 一 輛 汽 車 m=2.0 103kg在 水平 公 路 上 行 駛 ， 經(jīng) 過 半 徑 r=50m的 彎路 時 ， 如 果 車 速 度 v=72km/h， 這 輛汽 車 會 不 會 發(fā) 生 側(cè) 滑 ？ （ 已 知 輪 胎 與路 面 間 的 最 大 靜 摩 擦 力 fm= 1.4 104N） 1、 拱 （ 凸 ） 形 橋2、 凹 形 橋3、 平 面 橋 2N vF mg mR 當 汽 車 速 度 多 大 時 ,N=0,此 時 汽車 會 如 何 運 動 ?( ) 0 Nv gR F 臨 界 速 度 mg N隨 V的 增 大 ， FN如 何 變 化 ？當 時 ， 汽 車

4、離 開 拱 形 橋 做 平 拋運 動 v gR 你 見 過 凹 形 的 橋 嗎 ？紀念園里的鐵索橋 22NN vF F mg mRvF mg mR 合 mgN 比 較 三 種 橋 面 受 力 的 情 況 2N vF G m r 2N vF G m r FN =GGGG NNN 例 2： 質(zhì) 量 為 4000 kg的 汽 車 ,通 過 半 徑 為 40 m的 凸 形 橋 頂端 時 ,對 橋 頂 的 壓 力 正 好 為 零 ,則 汽 車 的 速 度 大 小 為 多 少 。( 取 10 m/s2) 例 3： 如 圖 所 示 ,汽 車 質(zhì) 量 為 1.5 104 kg,以 不 變 的 速 率 先 后

5、駛 過 凹 形 橋 面 和 凸 形 橋面 ,橋 面 圓 弧 半 徑 都 為 15 ,如 果 橋 面 承 受的 最 大 壓 力 不 得 超 過 2.0 105 N.1.汽 車 允 許 的 最 大 速 率 是 多 少 ?2.汽 車 以 此 速 率 駛 過 橋 面 的 最 小 壓 力 是 多 少 ?（ 10 m/s2） 三 .航 天 器 中 的 失 重 現(xiàn) 象1.航 天 員 隨 太 空 船 一 起 做 什 么 運 動 ？2.宇 航 員 處 于 什 么 狀 態(tài) ？ 為 什 么 ？ 請 大 家 閱 讀 課 本 28面 -思 考 與 討 論 說 出 你 的 想 法 G F = mv2/RF =mg mv2

6、/R 當 v= gRFN =0 航 天 員 處 于 完 全 失 重 狀 態(tài)把 地 球 看 做 一 個 巨 大 的 拱 形 橋 ， 是 什 么 力提 供 給 汽 車 做 圓 周 運 動 運 動 的 向 心 力 ？汽 車 內(nèi) 的 人 和 車 的 運 動 情 況 一 樣 ， 故 也 是 失 重 狀 態(tài) 。飛 起 的 汽 車 猶 如 繞 地 球 運 轉(zhuǎn) 的 太 空 船 ， 這 就 是 航 天 器 中 的 失 重 現(xiàn)象 是 根 本 。 5.7 生 活 中 的 圓 周 運 動 四 、 離 心 運 動 做 圓 周 運 動 物 體 一 旦 失 去 向 心 力 作 用 ， 它 會怎 樣 運 動 ？ 如 果 物

7、體 受 的 合 力 不 足 以 提 供 向 心 力 ，它 會 怎 樣 運 動 ？1、 定 義 ：當向心力突然消失或指向圓心的合力不足時，物體做逐漸遠離圓心的運動，叫做離心運動。 離 心 運 動 的 條 件 ： 當 向 心 力 消 失 或 指 向 圓 心 的 合 力 不 足 以 提 供 向 心 力F m2rF = 0 2、 請 舉 例 說 明 生 活 中 ， 有 哪些 現(xiàn) 象 是 由 于 離 心 運 動 而 造 成 了危 害 ？ 1、 請 舉 例 說 明 生 活 中 ， 有 哪些 現(xiàn) 象 應(yīng) 用 了 離 心 運 動 ？ 離 心 運 動 的 應(yīng) 用用離心機把體溫計的水銀柱甩回玻璃泡內(nèi) 制作棉花糖的

8、原理：內(nèi)筒與洗衣機的脫水筒相似，里面加入白砂糖，加熱使糖熔化成糖汁。內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的糖汁就做離心運動，從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去，成為絲狀到達溫度較低的外筒，并迅速冷卻凝固，變得纖細雪白，像一團團棉花。 砂 輪 轉(zhuǎn) 速 不 能 過 快 ， 防止 砂 輪 做 離 心 運 動 而 瓦 解 。 “ 供 ” “ 需 ” 是 否 平 衡 決 定 物 體 做 何種 運 動供 提 供 物 體 做 圓周 運 動 的 力 需 物 體 做 勻 速 圓 周運 動 所 需 的 力F= rvm 2 勻 速 圓 周 運 動F rvm 2 向 心 運 動向 心 、 圓 周 、 離 心 運 動 C、 作 勻 速 圓 周 運

9、動 的 物 體 ， 它 自 己 會 產(chǎn) 生 一個 向 心 力 ， 維 持 其 作 圓 周 運 動A、 作 勻 速 圓 周 運 動 的 物 體 ， 在 所 受 合 外 力 突 然 消失 時 ， 將 沿 圓 周 半 徑 方 向 離 開 圓 心B、 作 勻 速 圓 周 運 動 的 物 體 ， 在 所 受 合 外 力 突 然 消失 時 ， 將 沿 圓 周 切 線 方 向 離 開 圓 心D、 作 離 心 運 動 的 物 體 ， 是 因 為 受 到 離 心 力 作 用的 緣 故1、 下 列 說 法 正 確 的 是 ( )B 、 為 了 防 止 汽 車 在 水 平 路 面 上 轉(zhuǎn) 彎 時出 現(xiàn) “ 打 滑

10、” 的 現(xiàn) 象 ， 可 以 ： ( ) a、 增 大 汽 車 轉(zhuǎn) 彎 時 的 速 度 b、 減 小 汽 車 轉(zhuǎn) 彎 時 的 速 度 c、 增 大 汽 車 與 路 面 間 的 摩 擦 d、 減 小 汽 車 與 路 面 間 的 摩 擦 A、 a、 b B、 a、 c C、 b、 d D、 b、 c D 3、 下 列 說 法 中 錯 誤 的 有 ： （ ）A、 提 高 洗 衣 機 脫 水 筒 的 轉(zhuǎn) 速 ， 可 以 使 衣 服 甩 得 更 干B、 轉(zhuǎn) 動 帶 有 雨 水 的 雨 傘 ， 水 滴 將 沿 圓 周 半 徑 方 向 離 開 圓 心C、 為 了 防 止 發(fā) 生 事 故 ， 高 速 轉(zhuǎn) 動 的

11、 砂 輪 、 飛 輪 等 不 能 超 過允 許 的 最 大 轉(zhuǎn) 速D、 離 心 水 泵 利 用 了 離 心 運 動 的 原 理 B 思 考 ： 司 機 開 著 汽 車 在 一 寬 闊 的 馬 路 上 勻 速 行駛 ， 突 然 發(fā) 現(xiàn) 前 方 有 一 堵 墻 ， 他 是 剎 車 好 還 是 轉(zhuǎn)彎 好 呢 ？ （ 設(shè) 轉(zhuǎn) 彎 時 汽 車 作 勻 速 圓 周 運 動 ， 最 大 靜 摩 擦力 與 滑 動 摩 擦 力 相 等 ）分 析 ： 設(shè) 汽 車 原 來 的 速 度 為 v， 汽 車 與 地 面 的摩 擦 因 數(shù) 為 ， 汽 車 的 質(zhì) 量 為 m，剎 車 時 ： mg=ma， 則 a=g，向 前

12、 滑 行 的 距 離 為 ： s=v2/2a=v2/2g，轉(zhuǎn) 彎 時 ： mg=mv2/R， 得 ： R=v2/g因 s R， 故 剎 車 比 轉(zhuǎn) 彎 好 5.汽 車 與 路 面 的 動 摩 擦 因 數(shù) 為 m ， 公 路 某轉(zhuǎn) 彎 處 半 徑 為 R（ 設(shè) 最 大 靜 摩 擦 力 等 于 滑 動摩 擦 力 ） ， 問 ：（ 1） 若 路 面 水 平 ， 汽 車 轉(zhuǎn) 彎 不 發(fā) 生 側(cè) 滑 ，汽 車 速 度 不 能 超 過 多 少 ？（ 2） 若 將 公 路 轉(zhuǎn) 彎 處 路 面 設(shè) 計 成 外 側(cè) 高 、 內(nèi) 側(cè)低 ， 使 路 面 與 水 平 面 有 一 傾 角 a ， 汽 車 以 多 大速

13、度 轉(zhuǎn) 彎 使 ， 可 以 使 車 與 路 面 間 無 摩 擦 力 ？v gr tanv gr 5.7 生 活 中 的 圓 周 運 動 BACD A(1) v () , 0NRgF 當 臨 界速 度 時 2(2) v , 0,N N Rg FvF m mgR 當 時v gR（ 3） 當 時 ， 物體 離 開 圓 軌 道 做 曲 線 運 動 例 、 質(zhì) 量 為 1kg的 小 球 沿 半 徑 為 20cm的 圓 環(huán)在 豎 直 平 面 內(nèi) 做 圓 周 運 動 ， 如 圖 所 示 ， 求（ 1） 小 球 在 圓 環(huán) 的 最 高 點 A不 掉 下 來 的 最小 速 度 是 多 少 ？ 此 時 小 球 的

14、 向 心 加 速 度 是多 少 ？（ 2） 若 小 球 仍 用 以 上 的 速 度 經(jīng) 過 圓 環(huán) 的 最低 點 B， 它 對 圓 環(huán) 的 壓 力 是 多 少 ？ 此 時 小 球的 向 心 加 速 度 是 多 少 ？ ABA TmgTmgLvmTmg 2最 高 點 ：過 最 高 點 的 最 小 速 度 是 多 大 ?gLv 0 mgLvmTvv 20 時 ，當 線 運 動時 ， 物 體 離 開 圓 面 做 曲當 0vv O 例 、 用 細 繩 栓 著 質(zhì) 量 為 m的 物 體 ,在 豎 直平 面 內(nèi) 做 圓 周 運 動 ,則 下 列 說 法 正 確 的 是 :A.小 球 過 最 高 點 時 ,

15、繩 子 的 張 力 可 以 為 零B.小 球 過 最 高 點 時 的 最 小 速 度 為 零C.小 球 剛 好 過 最 高 點 是 的 速 度 是D.小 球 過 最 高 點 時 ,繩 子 對 小 球 的 作 用 力 可 以 與 球 所受 的 重 力 方 向 相 反 gRTmg O 例 、 如 圖 所 示 ,一 質(zhì) 量 為 m的 小球 用 長 為 L的 細 繩 懸 于 O點 ,使 之 在豎 直 平 面 內(nèi) 做 圓 周 運 動 ,小 球 通 過最 低 點 時 速 率 為 v,則 小 球 在 最 低點 時 細 繩 的 張 力 大 小 為 多 少 ? O 過 最 高 點 的 最 小速 度 是 多 大

16、? 例 、 用 一 輕 桿 栓 著 質(zhì) 量 為 m的 物 體 ,在 豎直 平 面 內(nèi) 做 圓 周 運 動 ,則 下 列 說 法 正 確 的是 :A.小 球 過 最 高 點 時 ,桿 子 的 張 力 可 以 為 零B.小 球 過 最 高 點 時 的 最 小 速 度 為 零C.小 球 剛 好 過 最 高 點 是 的 速 度 是D.小 球 過 最 高 點 時 ,桿 子 對 小 球 的 作 用 力可 以 與 球 所 受 的 重 力 方 向 相 反 gRR 例 、 長 為 0.6m的 輕 桿 OA(不 計 質(zhì) 量 ),A端 插 個 質(zhì) 量 為 2.0kg的 物 體 ,在 豎 直 平面 內(nèi) 繞 O點 做 圓 周 運 動 ,當 球 達 到 最 高點 的 速 度 分 別 為 3m/s, m/s,2m/s時 ,求 桿 對 球 的 作 用 力 各 為 多 少 ?6OA 1、 雜 技 演 員 在 做 水 流 星 表 演 時 ， 用 繩 系 著裝 有 水 的 小 桶 ， 在 豎 直 平 面 內(nèi) 做 圓 周 運 動 ，若 水 的 質(zhì) 量 m 0.5 kg， 繩 長 l 60 cm，（ g取 10m/s2 ） 求 ：（ 1） 最 高 點 水 不 流 出 的 最 小 速 率 ；（ 2） 水 在 最 高 點 速 率 v 3 m/s時 ，水 對 桶 底 的 壓 力 。 m s ； 2.5N 6