高中物理 第五章 曲線運(yùn)動(dòng) 第七節(jié) 生活中的圓周運(yùn)動(dòng)課件 新人教版必修2.ppt
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第七節(jié) 生活中的圓周運(yùn)動(dòng),第五章 曲線運(yùn)動(dòng),[學(xué)習(xí)目標(biāo)] 1.會(huì)分析具體圓周運(yùn)動(dòng)問題中向心力的來源,能解決生活中的圓周運(yùn)動(dòng)問題. 2.了解航天器中的失重現(xiàn)象及原因. 3.了解離心運(yùn)動(dòng)及物體做離心運(yùn)動(dòng)的條件,知道離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用及危害.,第五章 曲線運(yùn)動(dòng),一、鐵路的彎道(閱讀教材P26~P27) 1.運(yùn)動(dòng)特點(diǎn) 火車轉(zhuǎn)彎時(shí)做_________運(yùn)動(dòng),因而具有向心加速度,由于質(zhì)量巨大,所以需要很大的__________力. 2.向心力來源 (1)若轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高,則由__________對(duì)輪緣的彈力提供向心力. (2)若在修筑鐵路時(shí),根據(jù)彎道的______和規(guī)定的______,適當(dāng)選擇內(nèi)、外軌的高度差,則轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力幾乎完全由______和________的合力提供.,圓周,向心,外軌,半徑,速度,重力,支持力,拓展延伸?———————————(解疑難) 對(duì)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)速度與向心力的討論 1.當(dāng)火車以規(guī)定速度v0轉(zhuǎn)彎時(shí),重力G和支持力FN的合力F等于向心力,這時(shí)輪緣與內(nèi)外軌均無側(cè)壓力. 2.當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎速度vv0時(shí),重力G和支持力FN的合力F小于向心力,外軌向內(nèi)擠壓輪緣,提供側(cè)壓力,與F共同充當(dāng)向心力. 3.當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎速度vv0時(shí),重力G和支持力FN的合力F大于向心力,內(nèi)軌向外擠壓輪緣,產(chǎn)生的側(cè)壓力與合力共同充當(dāng)向心力.,1.(1)車輛在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí),所受重力與支持力的合力提供向心力.( ) (2)車輛在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí),所受摩擦力提供向心力.( ) (3)車輛在“內(nèi)低外高”的路面上轉(zhuǎn)彎時(shí),受到的合力可能為零.( ) (4)車輛按規(guī)定車速通過“內(nèi)低外高”的彎道時(shí),向心力是由重力和支持力的合力提供的.( ),,√,,√,mg-FN,小于,大于,拓展延伸?———————————(解疑難),2.(1)汽車在水平路面上勻速行駛時(shí),對(duì)地面的壓力等于車重,加速行駛時(shí)大于車重.( ) (2)汽車在拱形橋上行駛,速度小時(shí)對(duì)橋面的壓力大于車重,速度大時(shí)壓力小于車重.( ) (3)汽車通過凹形橋底部時(shí),對(duì)橋面的壓力一定大于車重.( ),,,√,三、航天器中的失重現(xiàn)象(閱讀教材P28) 人造衛(wèi)星、宇宙飛船、航天飛機(jī)等航天器進(jìn)入軌道后可近似認(rèn)為繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),此時(shí)重力提供了航天器做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力.航天器中的人和物隨航天器一起做圓周運(yùn) 動(dòng),其向心力也是由重力提供的,此時(shí)重力全部用來提供向心力,不對(duì)其他物體產(chǎn)生壓力,即里面的人和物處于完全失重狀態(tài).,拓展延伸?———————————(解疑難) 1.物體在航天器中處于完全失重狀態(tài),并不是說物體不受重力,只是重力全部用來提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力,使得物體所受支持力為0. 2.任何關(guān)閉了發(fā)動(dòng)機(jī),又不受阻力的飛行器的內(nèi)部,都是一個(gè)完全失重的環(huán)境. 3.失重狀態(tài)下,一切涉及重力的現(xiàn)象均不再發(fā)生,如無法使用水銀氣壓計(jì)、天平等. 注意:航天器中的物體所受重力小于在地面所受重力的現(xiàn) 象,不是失重現(xiàn)象.,3.宇宙飛船繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的有( ) A.在飛船內(nèi)可以用天平測(cè)量物體的質(zhì)量 B.在飛船內(nèi)可以用水銀氣壓計(jì)測(cè)艙內(nèi)的氣壓 C.在飛船內(nèi)可以用彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)拉力 D.在飛船內(nèi)將重物掛于彈簧測(cè)力計(jì)上,彈簧測(cè)力計(jì)示數(shù)為 0,但重物仍受地球的引力,CD,提示:飛船內(nèi)的物體處于完全失重狀態(tài),此時(shí)放在天平上的物體對(duì)天平的壓力為0,因此不能用天平測(cè)量物體的質(zhì)量,A錯(cuò)誤;同理,水銀也不會(huì)產(chǎn)生壓力,故水銀氣壓計(jì)也不能使用,B錯(cuò)誤;彈簧測(cè)力計(jì)測(cè)拉力遵從胡克定律,拉力的大小與彈簧伸長(zhǎng)量成正比,C正確;飛船內(nèi)的重物處于完全失重狀態(tài),并不是不受重力,而是重力全部用于提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力,D正確.,四、離心運(yùn)動(dòng)(閱讀教材P28~P29) 1.定義:在向心力突然消失或合力不足以提供所需的向心力時(shí),物體沿__________飛出或做_______________的運(yùn)動(dòng). 2.離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止 (1)應(yīng)用:離心干燥器;洗衣機(jī)的________;離心制管技術(shù). (2)防止:汽車在公路轉(zhuǎn)彎處必須__________;轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪的轉(zhuǎn)速不能太高.,切線,逐漸遠(yuǎn)離圓心,脫水桶,限速行駛,拓展延伸?———————————(解疑難),注意:(1)離心運(yùn)動(dòng)并非受所謂“離心力”作用,而是物體慣性的表現(xiàn). (2)離心運(yùn)動(dòng)并不是物體沿半徑方向飛出,而是運(yùn)動(dòng)半徑越來越大或沿切線方向飛出. (3)離心運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)由其受力和此時(shí)的速度共同決定.,4.關(guān)于離心運(yùn)動(dòng),下列說法中正確的是( ) A.物體突然受到離心力的作用,將做離心運(yùn)動(dòng) B.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,當(dāng)提供向心力的合外力突然變大時(shí)將做離心運(yùn)動(dòng) C.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,只要提供向心力的合外力的數(shù)值發(fā)生變化,就將做離心運(yùn)動(dòng) D.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,當(dāng)提供向心力的合外力突然消失或變小時(shí)將做離心運(yùn)動(dòng),D,提示:物體做什么運(yùn)動(dòng)取決于物體所受合外力與物體所需向心力的關(guān)系,只有當(dāng)提供的合外力小于所需要的向心力時(shí),物體才做離心運(yùn)動(dòng),所以做離心運(yùn)動(dòng)的物體并沒有受到所謂的離心力的作用,離心力沒有施力物體,所以離心力不存 在.由以上分析可知D正確.,1.對(duì)火車轉(zhuǎn)彎問題一定要搞清合力的方向.指向圓心方向的合外力提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力,方向指向水平面內(nèi)的圓心. 2.彎道兩軌在同一水平面上時(shí),向心力由外軌對(duì)輪緣的擠壓力提供. 3.當(dāng)外軌高于內(nèi)軌時(shí),向心力由火車的重力和鐵軌的支持力以及內(nèi)、外軌對(duì)輪緣的擠壓力的合力提供,這還與火車的速度大小有關(guān).,火車轉(zhuǎn)彎問題的解題策略,———————(自選例題,啟迪思維) 1.(2015德州高一檢測(cè))火車以半徑r=900 m轉(zhuǎn)彎,火車質(zhì)量為8105 kg,軌道寬為l=1.4 m,外軌比內(nèi)軌高h(yuǎn)=14 cm,為了使鐵軌不受輪緣的擠壓,火車的速度應(yīng)為多大?(g取10 m/s2) [思路探究] (1)火車轉(zhuǎn)彎所需向心力由________力和____________力的合力提供,沿________方向. (2)當(dāng)α很小時(shí),可近似認(rèn)為sin α和tan α________.,[答案] 30 m/s,2. (2013高考新課標(biāo)全國(guó)卷Ⅱ)公路急轉(zhuǎn)彎處通常是交通事故多發(fā)地帶.如圖,某公路急轉(zhuǎn)彎處是一圓弧,當(dāng)汽車行駛的速率為vc 時(shí),汽車恰好沒有向公路內(nèi)外兩側(cè)滑動(dòng)的趨勢(shì).則在該彎道處( ) A.路面外側(cè)高內(nèi)側(cè)低 B.車速只要低于vc,車輛便會(huì)向內(nèi)側(cè)滑動(dòng) C.車速雖然高于vc,但只要不超出某一最高限度,車輛便不會(huì)向外側(cè)滑動(dòng) D.當(dāng)路面結(jié)冰時(shí),與未結(jié)冰時(shí)相比,vc 的值變小,AC,C,[思路點(diǎn)撥] 求解該題應(yīng)把握以下兩點(diǎn): (1)火車轉(zhuǎn)彎的向心力由重力和支持力的合力提供. (2)vv0外側(cè)輪緣受擠壓.,[名師點(diǎn)評(píng)] (1)火車以規(guī)定速度通過彎道時(shí),是由重力與支持力的合力提供向心力,其合力沿水平方向指向圓心; (2)車輛在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí),摩擦力提供向心力.,1.運(yùn)動(dòng)學(xué)特點(diǎn):汽車過凹凸橋時(shí)的運(yùn)動(dòng)可看做圓周運(yùn)動(dòng). 2.運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 (1)向心力來源:汽車過凹凸橋的最高點(diǎn)或最低點(diǎn)時(shí),在豎直方向受重力和支持力,其合力提供向心力.,凹凸橋問題的求解,(2)汽車過凹凸橋壓力的分析與討論 若汽車質(zhì)量為m,橋面圓弧半徑為R,汽車在最高點(diǎn)或最低點(diǎn)速率為v,則汽車對(duì)橋面的壓力大小情況討論如下:,———————(自選例題,啟迪思維) 1.如圖所示,質(zhì)量m=2.0104 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60 m.如果橋面承受的壓力不得超過3.0105 N,則: (1)汽車允許的最大速率是多少? (2)若以所求速度行駛,汽車對(duì)橋面的最小壓力是多少?(g取10 m/s2),[思路點(diǎn)撥]首先判斷汽車在何位置對(duì)路面的壓力最大、最小,然后利用向心力公式求解. [答案] (1)10 m/s (2)105 N,2.如圖所示,汽車在炎熱的夏天沿高低不平的曲面勻速率行駛,其中最容易發(fā)生爆胎的點(diǎn)是( ) A.a(chǎn)點(diǎn) B.b點(diǎn) C.c點(diǎn) D.d點(diǎn),D,A,物理模型——豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的繩、桿模型,不能支持物體,既能支持物體,又能拉物體,[范例] 繩系著裝有水的水桶,在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),水的質(zhì)量m=0.5 kg,繩長(zhǎng)l=60 cm,求: (1)在最高點(diǎn)時(shí)水不流出的最小速率; (2)水在最高點(diǎn)速率v=3 m/s時(shí),水對(duì)桶底的壓力. [思路點(diǎn)撥] (1)水不流出的條件是水對(duì)桶底的壓力FN≥0,最小速率應(yīng)滿足mg=mv2/l. (2)速率大于最小速率時(shí),向心力是由重力和桶底對(duì)水的壓力的合力提供.,[答案] (1)2.42 m/s (2)2.6 N,方向豎直向上 [名師點(diǎn)評(píng)] 解答豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)問題時(shí),首先要分清是繩模型還是桿模型.其次明確兩種模型到達(dá)最高點(diǎn)的臨界條件.另外,對(duì)于桿約束物體運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)時(shí)的彈力方向可先假設(shè),然后根據(jù)計(jì)算結(jié)果的正負(fù)來確定.,長(zhǎng)度為0.5 m的輕桿OA繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),A端連著一個(gè)質(zhì)量m=2 kg的小球.求在下述的兩種情況下,通過最高點(diǎn)時(shí)小球?qū)U的作用力的大小和方向: (1)桿做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為2.0 r/s; (2)桿做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為0.5 r/s.,答案:(1)138 N,方向豎直向上 (2)10 N,方向豎直向下,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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