高一物理生活中的圓周運(yùn)動(dòng)課件

1、第六節(jié)第六節(jié) 勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例分析第六章第六章 曲線運(yùn)動(dòng)曲線運(yùn)動(dòng)火車(chē)在水平軌道火車(chē)在水平軌道（內(nèi)外軌道一樣（內(nèi)外軌道一樣高）上轉(zhuǎn)彎時(shí)，高）上轉(zhuǎn)彎時(shí)，所需的向心力由所需的向心力由誰(shuí)提供？誰(shuí)提供？g這個(gè)彈力很大，這個(gè)彈力很大，會(huì)對(duì)軌道和輪會(huì)對(duì)軌道和輪緣造成損壞。緣造成損壞。如何解決這個(gè)如何解決這個(gè)問(wèn)題？問(wèn)題？外軌外軌內(nèi)軌內(nèi)軌fnf外軌對(duì)輪外軌對(duì)輪緣的彈力緣的彈力fn在轉(zhuǎn)彎處外軌在轉(zhuǎn)彎處外軌略高于內(nèi)軌略高于內(nèi)軌火車(chē)轉(zhuǎn)彎所需火車(chē)轉(zhuǎn)彎所需的向心力的方的向心力的方向是在水平方向是在水平方向上還是在與向上還是在與斜面平行的方斜面平行的方向上？向上？gof合合ogfnf合合f合合mg

2、tan軌道對(duì)輪緣軌道對(duì)輪緣無(wú)擠壓，此無(wú)擠壓，此時(shí)火車(chē)的速時(shí)火車(chē)的速度為多大？度為多大？火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)所火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力需的向心力fn = = m v2rv gr tan 若火車(chē)的速度若火車(chē)的速度大于或小于這大于或小于這個(gè)值時(shí)，軌道個(gè)值時(shí)，軌道對(duì)輪緣有擠壓對(duì)輪緣有擠壓?jiǎn)?？嗎? 2、當(dāng)當(dāng) v gr tan ：1 1、當(dāng)當(dāng) v gr tan ：gfn輪緣受到外軌向內(nèi)的彈力輪緣受到外軌向內(nèi)的彈力gfnff輪緣受到內(nèi)軌向外的彈力輪緣受到內(nèi)軌向外的彈力f壓壓fnmg水平橋水平橋拱形橋拱形橋凹形橋凹形橋汽車(chē)質(zhì)量為汽車(chē)質(zhì)量為m，通過(guò)橋最，通過(guò)橋最高點(diǎn)速度為高點(diǎn)速度為v，橋半徑為，橋半徑為r，則在最高點(diǎn)汽車(chē)

3、對(duì)橋，則在最高點(diǎn)汽車(chē)對(duì)橋的壓力為多大？的壓力為多大？mgfnfn= = m v2rf合合mgfnv2r mgfnmv2r fn mgm由牛頓第三定律得由牛頓第三定律得v2rf壓壓fn mgmfn mg若汽車(chē)通過(guò)拱若汽車(chē)通過(guò)拱橋的速度增大，橋的速度增大，會(huì)出現(xiàn)什么情會(huì)出現(xiàn)什么情況？況？v2rmgmmgfn當(dāng)當(dāng)fn = = 0 時(shí)，汽車(chē)脫離橋面，做平拋運(yùn)動(dòng)，汽車(chē)時(shí)，汽車(chē)脫離橋面，做平拋運(yùn)動(dòng)，汽車(chē)及其中的物體處于完全失重狀態(tài)。及其中的物體處于完全失重狀態(tài)。fn0 時(shí)，時(shí)，汽車(chē)的速汽車(chē)的速度為多大？度為多大？v grv2rfn mgm汽車(chē)質(zhì)量為汽車(chē)質(zhì)量為m，通過(guò)橋最，通過(guò)橋最低點(diǎn)速度為低點(diǎn)速度為v，橋

4、半徑為，橋半徑為r，則在最低點(diǎn)汽車(chē)對(duì)橋，則在最低點(diǎn)汽車(chē)對(duì)橋的壓力為多大？的壓力為多大？f合合fnmgv2r fn mg + + m由牛頓第三定律得由牛頓第三定律得v2rf壓壓fn mg + + mv2r fnmgmfn mg若汽車(chē)通過(guò)凹若汽車(chē)通過(guò)凹橋的速度增大，橋的速度增大，會(huì)出現(xiàn)什么情會(huì)出現(xiàn)什么情況？況？fnmgfn= = m v2rf壓壓fn mg失重失重超重超重f壓壓fn mgf壓壓fn mg1、航天器在發(fā)射升空（加速上、航天器在發(fā)射升空（加速上升）時(shí)，航天員處在超重還是失升）時(shí)，航天員處在超重還是失重狀態(tài)？重狀態(tài)？2、航天器在軌道正常運(yùn)行（繞地球做勻速圓周、航天器在軌道正常運(yùn)行（繞地球

5、做勻速圓周運(yùn)動(dòng)）時(shí)，航天員處在超重還是失重狀態(tài)？運(yùn)動(dòng)）時(shí)，航天員處在超重還是失重狀態(tài)？超重超重fnmga?fnmg mafnmgv2rfn mgm航天器繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假設(shè)它的線速航天器繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，假設(shè)它的線速度的大小為度的大小為v ，軌道半徑近似等于地球半徑，軌道半徑近似等于地球半徑r ，航天員受到的地球引力近似等于他在地面測(cè)得航天員受到的地球引力近似等于他在地面測(cè)得的體重的體重mg 。失重失重v gr當(dāng)當(dāng) 時(shí)，座艙對(duì)航天員的支持力時(shí)，座艙對(duì)航天員的支持力fn0 ，航天員處于完全失重。航天員處于完全失重。有人把航天器失有人把航天器失重的原因說(shuō)成是重的原因說(shuō)成是它離地球太遠(yuǎn)，它

6、離地球太遠(yuǎn)，從而擺脫了地球從而擺脫了地球引力，這種說(shuō)法引力，這種說(shuō)法對(duì)嗎？對(duì)嗎？正是由于地球引力的正是由于地球引力的存在，才使航天器連存在，才使航天器連同其中的人和物體繞同其中的人和物體繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)。地球做圓周運(yùn)動(dòng)。v2rmgfnmof合合 = = m2r，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)f合合m2r ，物體做逐物體做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)f 合合= = 0 ，物體沿切線方向飛出遠(yuǎn)離圓心物體沿切線方向飛出遠(yuǎn)離圓心1、定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合力突然消失，或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的力突然消失，或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力時(shí)

7、，做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)向心力時(shí)，做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)叫做離心運(yùn)動(dòng)。叫做離心運(yùn)動(dòng)。2、條件：條件： 0 f合合m2ro當(dāng)脫水筒轉(zhuǎn)得比較慢時(shí)，水滴跟物體的附著力當(dāng)脫水筒轉(zhuǎn)得比較慢時(shí)，水滴跟物體的附著力f足以提供所需的向心力使水滴做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)脫足以提供所需的向心力使水滴做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)脫水筒轉(zhuǎn)得比較快時(shí)，附著力水筒轉(zhuǎn)得比較快時(shí)，附著力f 不足以提供所需的不足以提供所需的向心力，于是水滴做離心運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)小孔，飛到向心力，于是水滴做離心運(yùn)動(dòng)，穿過(guò)小孔，飛到脫水筒外面。脫水筒外面。 f利用離利用離心運(yùn)動(dòng)心運(yùn)動(dòng)把附著把附著在物體在物體上的水上的水分甩掉分甩掉用離心機(jī)用離心機(jī)把體溫計(jì)把體溫

8、計(jì)的水銀柱的水銀柱甩回玻璃甩回玻璃泡內(nèi)泡內(nèi)制作棉花糖的原理：制作棉花糖的原理：內(nèi)筒與內(nèi)筒與洗衣機(jī)的脫水筒相似，里面洗衣機(jī)的脫水筒相似，里面加入白砂糖，加熱使糖熔化加入白砂糖，加熱使糖熔化成糖汁。內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏成糖汁。內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的糖汁就做離心運(yùn)動(dòng)，從稠的糖汁就做離心運(yùn)動(dòng)，從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去，成內(nèi)筒壁的小孔飛散出去，成為絲狀到達(dá)溫度較低的外筒，為絲狀到達(dá)溫度較低的外筒，并迅速冷卻凝固，變得纖細(xì)并迅速冷卻凝固，變得纖細(xì)雪白，像一團(tuán)團(tuán)棉花。雪白，像一團(tuán)團(tuán)棉花。要使原來(lái)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體作離心運(yùn)動(dòng)，要使原來(lái)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體作離心運(yùn)動(dòng)，該怎么辦？該怎么辦？1、提高轉(zhuǎn)速，使所需向心力增大

9、到大于物體、提高轉(zhuǎn)速，使所需向心力增大到大于物體所受合外力。所受合外力。2、減小合外力或使其消失。、減小合外力或使其消失。of靜靜v在水平公路上行駛的汽車(chē)，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的在水平公路上行駛的汽車(chē)，轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力是由車(chē)輪與路面的靜摩擦力提供的。向心力是由車(chē)輪與路面的靜摩擦力提供的。如果轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過(guò)大，所需向心力如果轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過(guò)大，所需向心力fn大于大于最大靜摩擦力最大靜摩擦力fmax （fmax不足以提供向心不足以提供向心力力），汽車(chē)將做離心運(yùn)動(dòng)而造成交通事故。），汽車(chē)將做離心運(yùn)動(dòng)而造成交通事故。因此，在公路彎道處，車(chē)輛行駛不允許超因此，在公路彎道處，車(chē)輛行駛不允許超過(guò)規(guī)定的速度。過(guò)規(guī)定的速度。當(dāng)當(dāng) 時(shí)，汽車(chē)做離心運(yùn)動(dòng)時(shí)，汽車(chē)做離心運(yùn)動(dòng) fmaxm v2r高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪等，都不得超過(guò)允許的高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪等，都不得超過(guò)允許的最大轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，砂輪、飛輪內(nèi)部分子最大轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)速過(guò)高時(shí)，砂輪、飛輪內(nèi)部分子間的相互作用力不足以提供所需向心力，離心間的相互作用力不足以提供所需向心力，離心運(yùn)動(dòng)會(huì)使它們破裂，釀成事故。運(yùn)動(dòng)會(huì)使它們破裂，釀成事故。ofv要防止離心現(xiàn)象發(fā)生，要防止離心現(xiàn)象發(fā)生，該怎么辦？該怎么辦？1 1、減小物體運(yùn)動(dòng)的速度，使物體作圓周運(yùn)動(dòng)減小物體運(yùn)動(dòng)的速