生活中的圓周運(yùn)動(dòng)（備課件）高一物理系列（人教版2019必修第二冊(cè)）

第六章圓周運(yùn)動(dòng)6.4生活中的圓周運(yùn)動(dòng)提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的力做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所需的力從“供”“需”兩方面研究生活中做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由物體受力情況決定由物體的運(yùn)動(dòng)情況決定=“供需”平衡物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)本節(jié)課牛頓第二定律F=ma的應(yīng)用復(fù)習(xí)0OmgFNf汽車在水平地面上轉(zhuǎn)彎是什么力提供向心力的呢?汽車拐彎1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):汽車拐彎1OmgFNFf由此可見:當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí),存在一個(gè)安全通過的最大速度,如果超過了這個(gè)速度,汽車將發(fā)生側(cè)滑現(xiàn)象。改進(jìn)措施:(1)增大轉(zhuǎn)彎半徑(2)增加路面的粗糙程度(3)最重要的一點(diǎn):司機(jī)應(yīng)該減速慢行!(4)增加路面高度差——外高內(nèi)低汽車拐彎1汽車拐彎1火車拐彎2弊端分析：

火車質(zhì)量太大，靠這種辦法得到向心力，輪緣與外軌間的相互作用力太大，鐵軌和車輪極易受損向心力的來(lái)源由外側(cè)軌道對(duì)車輪輪緣的擠壓力提供

FFNG火車拐彎2外軌略高于內(nèi)軌FN火車向心力的來(lái)源：由G和FN的合力提供hqG2、傾斜彎道特點(diǎn)：火車拐彎2NhF

如圖，斜面軌道傾角為θ，轉(zhuǎn)彎半徑r，要使車輪對(duì)內(nèi)外軌都無(wú)壓力,質(zhì)量為m的火車運(yùn)行的速率應(yīng)該多大?火車拐彎應(yīng)以規(guī)定速度行駛G火車拐彎2當(dāng)火車行駛速率v>v0時(shí)當(dāng)火車行駛速率v<v0時(shí)GFNFN′GFNFN′外軌對(duì)輪緣有側(cè)壓力內(nèi)軌對(duì)輪緣有側(cè)壓力火車拐彎2列車速度過快，造成翻車事故例1.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d=1.4m，要使火車通過彎道時(shí)僅受重力與軌道的支持力，軌道應(yīng)該墊的高度h為多少？(θ

較小時(shí)tan

θ

=sinθ

)θ火車拐彎2FNmgFθh由力的關(guān)系得:由向心力公式得:由幾何關(guān)系得:由于θ

很小，所以tanθ

≈sinθmd火車拐彎2飛機(jī)轉(zhuǎn)彎:類似于火車轉(zhuǎn)彎GFFn火車拐彎2汽車過橋3問題1：汽車過拱形橋時(shí)，在最高點(diǎn)時(shí)，車對(duì)凸橋的壓力又怎樣？mgFNv2Rv2RFN

＝mg－mv2RF壓＝FN

＝mg－m汽車對(duì)橋的壓力小于其所受重力，即處于失重FN

＜mgmg－FN＝m汽車過橋3v2Rmg＝m當(dāng)FN

=0

時(shí)，汽車脫離橋面，做平拋運(yùn)動(dòng)，汽車及其中的物體處于完全失重狀態(tài)v2RFN

＝mg－m問題2：汽車過拱形橋時(shí)，運(yùn)動(dòng)速度變大，車對(duì)凸橋的壓力如何變化？mgFN

FN＝0

時(shí)，汽車的速度為多大？汽車過橋3問題3：汽車過凹形橋時(shí)，在最低點(diǎn)時(shí)，車對(duì)凹橋的壓力又怎樣？FNmgv2RFN

＝mg+

mv2RF壓＝FN

＝mg+

mv2RFN－mg＝m汽車對(duì)橋的壓力大于其所受重力，即處于超重FN

＞mg若汽車通過凹橋的速度增大，會(huì)出現(xiàn)什么情況？汽車過橋3思考與討論賽車為什么會(huì)騰空而起？為什么在后面路段顛簸的厲害？

每一段高低起伏的路面可以看成一個(gè)個(gè)圓弧路面構(gòu)成，那么車的運(yùn)動(dòng)就可以看成圓周運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)以速度v通過最高點(diǎn)、最低點(diǎn)時(shí)汽車對(duì)地面的壓力分別是多少？GFNGFN汽車過橋3思考與討論

當(dāng)以速度v通過最高點(diǎn)、最低點(diǎn)時(shí)哪個(gè)位置容易脫離地面，哪個(gè)位置容易爆胎？GFNGFN汽車過橋3用模擬實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證分析注意觀察指針的偏轉(zhuǎn)大小汽車過橋3思考與討論

地球可以看作一個(gè)巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑R（約為6400km）。地面上有一輛汽車在行駛，所受重力G＝mg，地面對(duì)它的支持力是FN。根據(jù)上面的分析，汽車速度越大，地面對(duì)它的支持力就越小。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)車的支持力是0？這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少？駕駛員軀體各部分之間的壓力是多少？他這時(shí)可能有什么感覺？描述的場(chǎng)景其實(shí)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了，不過不是在汽車上，而是在航天器中。航天器中的失重現(xiàn)象4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：失重航天器中的失重現(xiàn)象4航天器中的失重現(xiàn)象4分析上面視頻中運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的原因（條件）？離心運(yùn)動(dòng)5設(shè)質(zhì)量為m的物體，沿半徑為R的圓周做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，線速度為v，運(yùn)動(dòng)中受到指向圓心的外力的合力為F，如圖所示．勻速圓周運(yùn)動(dòng)(1)如果合外力F恰好等于向心力，即F＝F向心，物體將怎樣運(yùn)動(dòng)？(2)如果運(yùn)動(dòng)中合外力F突然消失，即F＝0，物體將怎樣運(yùn)動(dòng)？保持勻速直線慣性(3)假設(shè)運(yùn)動(dòng)中合外力F減小了，即F<F向心，以致它不足以提供做線速度為v、半徑為R的圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，你能推測(cè)出物體的運(yùn)動(dòng)軌跡嗎？離心運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)5OF合=

mω2r，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)F合＜mω2r，物體做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)F

合=0

，物體沿切線方向飛出遠(yuǎn)離圓心1、