生活中的圓周運(yùn)動(dòng)演示文稿

生活中的圓周運(yùn)動(dòng)演示文稿目前一頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)（優(yōu)選）生活中的圓周運(yùn)動(dòng)目前二頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)生活中的圓周運(yùn)動(dòng)目前三頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)F合"供需"平衡物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)提供物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的力(受力分析)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的力向心力公式的理解=從"供""需"兩方面研究做圓周運(yùn)動(dòng)的物體目前四頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)汽車在水平地面上轉(zhuǎn)彎是什么力提供向心力的呢?OmgFNFf實(shí)例研究——汽車轉(zhuǎn)彎目前五頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎所需要的向心力來(lái)源:汽車側(cè)向所受的靜摩擦力。OmgFNFf當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎的半徑一定時(shí),汽車的速度v越大,所需的向心力也越大,靜摩擦力也越大,當(dāng)靜摩擦力為最大靜摩擦力時(shí):目前六頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)某司機(jī)駕車在麗龍高速出口,通過(guò)水平轉(zhuǎn)盤時(shí)出了車禍。討論其原因,交通部門有責(zé)任么?如果你是公路的設(shè)計(jì)師,請(qǐng)?zhí)岢瞿愕牡缆犯倪M(jìn)措施?轉(zhuǎn)彎處的路面內(nèi)低外高!GFfFN目前七頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)OmgFNFf由此可見:當(dāng)汽車以沿圓盤轉(zhuǎn)彎時(shí),存在一個(gè)安全通過(guò)的最大速度,如果超過(guò)了這個(gè)速度,汽車將發(fā)生側(cè)滑現(xiàn)象。改進(jìn)措施:(1)增大圓盤半徑(2)增加路面的粗糙程度(3)增加路面高度差——外高內(nèi)低(4)最重要的一點(diǎn):司機(jī)應(yīng)該減速慢行!目前八頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)實(shí)例研究——火車轉(zhuǎn)彎火車以半徑R=300m在水平軌道上轉(zhuǎn)彎,火車質(zhì)量為8×105kg,速度為30m/s。鐵軌與輪之間的動(dòng)摩擦因數(shù)μ=0.25。OmgFNFf設(shè)向心力由軌道指向圓心的靜摩擦力提供代入數(shù)據(jù)可得:Ff=2.4×106N但軌道提供的靜摩擦力最大值:Ffmax=μmg=1.96×106N"供需"不平衡,如何解決?目前九頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)最佳設(shè)計(jì)方案火車以半徑R=900m轉(zhuǎn)彎,火車質(zhì)量為8×105kg,速度為30m/s,火車軌距l(xiāng)=1.4m,要使火車通過(guò)彎道時(shí)僅受重力與軌道的支持力,軌道應(yīng)該墊的高度h?(θ較小時(shí)tanθ=sinθ)FNmgFθh由力的關(guān)系得:由向心力公式得:由幾何關(guān)系得:解：=0.14m目前十頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)研究與討論若火車速度與設(shè)計(jì)速度不同會(huì)怎樣?外側(cè)內(nèi)側(cè)Fθ過(guò)大時(shí)：外側(cè)軌道與輪之間有彈力過(guò)小時(shí)：內(nèi)側(cè)軌道與輪之間有彈力需要輪緣提供額外的彈力滿足向心力的需求FN′FN′若火車車輪無(wú)輪緣,火車速度過(guò)大或過(guò)小時(shí)將向哪側(cè)運(yùn)動(dòng)?過(guò)大時(shí):火車向外側(cè)運(yùn)動(dòng)過(guò)小時(shí):火車向內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)FNmg離心向心"供需"不平衡目前十一頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)列車速度過(guò)快,造成翻車事故目前十二頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)1、汽車過(guò)拱橋質(zhì)量為m

的汽車以恒定的速率v通過(guò)半徑為r的拱橋,如圖所示,求汽車在橋頂時(shí)對(duì)路面的壓力是多大?實(shí)例研究——汽車過(guò)橋目前十三頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)解:汽車通過(guò)橋頂時(shí),受力如圖:mgFNOr由牛頓第二定律:由牛頓第三定律:當(dāng)汽車通過(guò)橋頂時(shí)的速度逐漸增大時(shí)FN

和FN′會(huì)怎樣變化?FfF失重目前十四頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋,橋面的半徑就是地球的半徑。會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況:速度大到一定程度時(shí),地面對(duì)車的支持力為零?這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少……此時(shí):第一宇宙速度目前十五頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)你見過(guò)凹形橋嗎?瀘定橋目前十六頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

拓展:質(zhì)量為m的汽車以恒定的速率v通過(guò)半徑為r的凹形橋面,如圖所示,求汽車在最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面的壓力是多大?解:汽車通過(guò)底部時(shí),受力如圖:GFN由牛頓第二定律:當(dāng)汽車通過(guò)橋最低點(diǎn)時(shí)的速度逐漸增大時(shí)FN和FN′怎樣變化?由牛頓第三定律：FFf超重目前十七頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)比較三種橋面受力的情況FN=GGFNGGFNFN目前十八頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)飛車走壁摩托車飛車走壁,請(qǐng)分析受力情況,解釋現(xiàn)象。FNmgF目前十九頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)思考:過(guò)山車為什么在最高點(diǎn)也不會(huì)掉下來(lái)?過(guò)山車目前二十頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)討論物做近心運(yùn)動(dòng)

①繩和內(nèi)軌模型理論研究mgFNv軌道提供支持力,繩子提供拉力。目前二十一頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)v

②桿兒和雙軌模型能過(guò)最高點(diǎn)的臨界條件:當(dāng)速度v>時(shí),桿兒對(duì)小球是拉力;當(dāng)速度v<時(shí),桿兒對(duì)小球是支持力;當(dāng)速度v=時(shí),桿兒對(duì)小球無(wú)作用力。mgFN討論FN=0桿既可以提供拉力,也可以提供支持力。FNFN目前二十二頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

繩桿圓管

模型圖

m的受力情況

最高點(diǎn)A的速度

重力、繩的拉力AOmBL重力、桿的拉力或支持力AOmBR重力、外管壁的支持力或內(nèi)管壁的支持力豎直平面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng)AOmBL目前二十三頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)練習(xí):用鋼管做成半徑為R=0.5m的光滑圓環(huán)(管徑遠(yuǎn)小于R)豎直放置,一小球(可看作質(zhì)點(diǎn),直徑略小于管徑)質(zhì)量為m=0.2kg在環(huán)內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng),求:小球通過(guò)最高點(diǎn)A時(shí),下列兩種情況下球?qū)鼙诘淖饔昧Α?/p>

取g=10m/s2A的速率為1.0m/sA的速率為4.0m/s

目前二十四頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)解：AOm先求出桿的彈力為0的速率v0mg=mv02/lv02=gl=5v0=2.25

m/s(1)v1=1m/s<v0

球應(yīng)受到內(nèi)壁向上的支持力N1,受力如圖示:FN1mgmg-FN1=mv12/l得:FN1=1.6N(2)v2=4m/s>v0

球應(yīng)受到外壁向下的支持力N2如圖所示:AOmFN2mg則mg+FN2

=mv22/l得FN2

=4.4N由牛頓第三定律,球?qū)鼙诘淖饔昧Ψ謩e為:(1)對(duì)內(nèi)壁1.6N向下的壓力;(2)對(duì)外壁4.4N向上的壓力。目前二十五頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)如圖所示,質(zhì)量為M的電動(dòng)機(jī)始終靜止于地面,其飛輪上固定一質(zhì)量為m的物體,物體距輪軸為r,為使電動(dòng)機(jī)不至于離開地面,其飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω應(yīng)如何?rMmω解:當(dāng)小物體轉(zhuǎn)到最高點(diǎn)時(shí),對(duì)底座,受到重力Mg和物體對(duì)底座的拉力T,為使電動(dòng)機(jī)不至于離開地面,必須T≤Mg;對(duì)物體,受到重力mg和底座對(duì)物體的拉力T。MωMgTmmgT由圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律有:mg+T=mω2r即mω2r≤(M+m)g目前二十六頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)航天員在航天器中繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí),航天只受地球引力,引力為他提供了繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力F引=mv2/R,所以處于失重狀態(tài)。實(shí)例研究——失重現(xiàn)象目前二十七頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)mg=mv2/R由此可以得出v=(Rg)1/2目前二十八頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)當(dāng) 時(shí),座艙對(duì)他的支持力FN=0,航天員處于完全失重狀態(tài)?在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的宇宙飛船中的宇航員,除了地球引力外,還可能受到飛船座艙對(duì)他的支持力FN。其實(shí)對(duì)于任何一個(gè)按慣性飛行(只受重力作用)的飛行器或容器,其中的所有物體都處于完全失重狀態(tài)。得由若在近軌道繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng):目前二十九頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,在一定條件下,做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)叫離心運(yùn)動(dòng)。１、觀察與思考觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問(wèn)題(1)木塊為什么會(huì)離開轉(zhuǎn)盤?(2)什么叫做離心運(yùn)動(dòng)?原因：物所需的向心力隨著v的增大而增大,但提供向心力的合力為靜摩擦力Ff≤Ffmax當(dāng)Ffmax＜

時(shí),產(chǎn)生離心現(xiàn)象。實(shí)例研究——離心現(xiàn)象目前三十頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

o

做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,由于慣性總有沿切線方向飛去的傾向,在合外力突然消失或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下,做逐漸遠(yuǎn)離圓心的離心運(yùn)動(dòng);當(dāng)合外力大于物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力時(shí),物體做離圓心越來(lái)越近的向心運(yùn)動(dòng);只有當(dāng)合外力等于所需的向心力時(shí),物體才可能做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。F拉=mω2rF拉>mω2rF拉<mω2rF拉=02、合外力與向心力的關(guān)系"供""需"是否平衡決定物體做何種運(yùn)動(dòng)目前三十一頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)3、離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止(1)離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用①甩干雨傘上的水滴②鏈球運(yùn)動(dòng)

在田徑比賽中,鏈球項(xiàng)目就是得用離心現(xiàn)象來(lái)實(shí)現(xiàn)投擲的。鏈球的投擲是通過(guò)預(yù)擺和旋轉(zhuǎn)來(lái)完成的,運(yùn)動(dòng)員手持鏈球鏈條的一端,在鏈球高速旋轉(zhuǎn)時(shí),突然松手,拉力消失,鏈就沿切線方向飛出去。

在雨天,我們可以通過(guò)旋轉(zhuǎn)雨傘的方法甩干雨傘上的水滴,旋轉(zhuǎn)時(shí),當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)快到一定的程度時(shí),水滴和雨傘之間的附著力滿足不了水滴做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力,水滴就會(huì)做遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)而被甩出去。目前三十二頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)

把濕布?jí)K放在離心干燥器的金屬網(wǎng)籠里,網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較慢時(shí),水滴跟物體的附著力F足以提供所需要的向心力,使水滴做圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)網(wǎng)籠轉(zhuǎn)的比較快時(shí),附著力

F

不足以提供所需要的向心力,于是水滴做離心運(yùn)動(dòng),穿過(guò)網(wǎng)孔,飛到網(wǎng)籠外面。洗衣機(jī)的脫水筒也是利用離心運(yùn)動(dòng)把濕衣服甩干的。

③離心干燥器oF<mω2rFv目前三十三頁(yè)\總數(shù)三十五頁(yè)\編于十六點(diǎn)(2)離心運(yùn)動(dòng)的防止

①在水平公路上行駛的汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)υFfmax<mυr2Ff汽車

在水平公路上行駛的汽車,轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力是由車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F大于最大靜摩擦力Ffmax,汽車將做離心運(yùn)動(dòng)而造成交通事故。因此,在公路彎道處,車輛行駛不允許超過(guò)規(guī)定的速度。②高速轉(zhuǎn)動(dòng)的砂輪、飛輪等

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,如果轉(zhuǎn)速過(guò)高,砂輪、飛