生活中的圓周運(yùn)動(dòng)課件-高一下學(xué)期物理人教版

6.4生活中的圓周運(yùn)動(dòng)一、水平圓周運(yùn)動(dòng)靜摩擦力（合力）提供向心力1.圓盤模型角速度越大，越容易發(fā)生相對滑動(dòng)GFfFNω物體隨圓桶一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)桶對物塊的支持力FN合力提供向心力

F合

=FN=Fn一、水平圓周運(yùn)動(dòng)2.圓筒模型角速度越小，越容易發(fā)生相對滑動(dòng)（向下滑動(dòng)）FnGFO'ωOθlmmgF合FT重力G、拉力F合力提供向心力圓錐擺繞平面中心做勻速圓周運(yùn)動(dòng)一、水平圓周運(yùn)動(dòng)3.圓錐擺模型θωθmOrmgFNFnx在光滑漏斗的水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)重力G、支持力FN合力提供向心力O'OθωmmgFNF合沿碗內(nèi)壁在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)一、水平圓周運(yùn)動(dòng)4.倒錐擺模型二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池二、火車轉(zhuǎn)彎問題工程師們設(shè)計(jì)的公路彎道有什么特點(diǎn)？為什么要這樣設(shè)計(jì)？二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池二、火車轉(zhuǎn)彎問題內(nèi)、外軌道存在高度差突出的輪緣輪緣二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池二、活化能隨堂小練二、活化能→提供向心力由于火車質(zhì)量很大，輪緣和外軌間的相互作用力很大，容易損壞鐵軌。二、火車轉(zhuǎn)彎問題——水平軌道轉(zhuǎn)彎（內(nèi)外軌等高）受力分析：重力支持力外軌對輪緣的彈力FFFNFG二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池前提：外軌高、內(nèi)軌低mgF合12θ（2）受力分析：支持力與重力的合力指向圓心，提供向心力，減輕了輪緣與外軌間的擠壓。（1）確定軌道平面：平面1or平面2二、火車轉(zhuǎn)彎問題——高低軌道轉(zhuǎn)彎hL（3）臨界速度火車與軌道之間無擠壓θ

較小時(shí)FN二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池前提：外軌高、內(nèi)軌低（4）速度v與軌道壓力之間的關(guān)系二、火車轉(zhuǎn)彎問題——高低軌道轉(zhuǎn)彎mgF合θF1F2輪緣受到外軌向內(nèi)的壓力，外軌易損壞①

行駛速度

v=v0輪緣不受側(cè)向壓力，最安全的轉(zhuǎn)彎速度輪緣受到內(nèi)軌向外的壓力，內(nèi)軌易損壞鐵路彎道處超速是火車脫軌和翻車的主要原因②

行駛速度

v>v0③

行駛速度

v<v0二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池豎直平面的圓周運(yùn)動(dòng)一般是變速圓周運(yùn)動(dòng)，物體能否通過最高點(diǎn)是有條件的。1.輕繩（內(nèi)軌道）模型：只能提供拉力，不能提供支持力。繩約束內(nèi)軌道約束三、豎直平面圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題最高點(diǎn)：最低點(diǎn)：二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池豎直平面的圓周運(yùn)動(dòng)一般是變速圓周運(yùn)動(dòng)，物體能否通過最高點(diǎn)是有條件的。1.輕繩（內(nèi)軌道）模型：只能提供拉力，不能提供支持力。繩約束內(nèi)軌道約束三、豎直平面圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題恰好通過最高點(diǎn)的臨界條件：F=0

只有重力提供向心力臨界值/最小值二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池豎直平面的圓周運(yùn)動(dòng)一般是變速圓周運(yùn)動(dòng)，物體能否通過最高點(diǎn)是有條件的。1.輕繩（內(nèi)軌道）模型：只能提供拉力，不能提供支持力。三、豎直平面圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題繩子有拉力/軌道有壓力小球未達(dá)到最高點(diǎn)就離開軌道可以通過最高點(diǎn)的條件不可通過最高點(diǎn)的條件臨界值/最小值豎直平面的圓周運(yùn)動(dòng)一般是變速圓周運(yùn)動(dòng)，物體能否通過最高點(diǎn)是有條件的。2.輕桿（外軌道）模型：既能提供拉力，又能提供支持力。三、豎直平面圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題恰好通過最高點(diǎn)的臨界條件：F=mg

F合=0臨界值/最小值桿約束管道約束二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池豎直平面的圓周運(yùn)動(dòng)一般是變速圓周運(yùn)動(dòng)，物體能否通過最高點(diǎn)是有條件的。三、豎直平面圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問題臨界值/最小值F=0可以通過最高點(diǎn)的條件不可通過最高點(diǎn)的條件F為支持力，豎直向上2.輕桿（外軌道）模型：既能提供拉力，又能提供支持力。F為拉力，豎直向下四、汽車過橋問題質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為R，試畫出受力分析圖，分析汽車通過拱形橋的最高點(diǎn)時(shí)對橋的壓力。mgFNa由牛頓第三定律得，車對橋的壓力四、汽車過橋問題——拱形橋速度越大，車對橋的壓力越小飛離橋面做平拋運(yùn)動(dòng)臨界速度：完全失重質(zhì)量為m的汽車在拱形橋上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為R，試畫出受力分析圖，分析汽車通過凹形橋的最低點(diǎn)時(shí)對橋的壓力。四、汽車過橋問題——凹形橋mgFNa由牛頓第三定律得，車對橋的壓力速度越大，車對橋的壓力越大。二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池汽車對橋面的壓力超失重狀態(tài)拱形橋的最高點(diǎn)凹形橋的最低點(diǎn)加速度a豎直向下失重加速度a豎直向上超重四、汽車過橋問題五、航天失重問題地球可以看做一個(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)，地面對車的支持力是零？這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少？（1）發(fā)射升空：加速上升FN＞mg（2）正常運(yùn)行：繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)FNmga超重失重五、航天失重問題FN<mg座椅對人的壓力為零時(shí)，重力提供向心力完全失重二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池六、離心運(yùn)動(dòng)靜摩擦力提供向心力mgFNfv>v0合力不足以提供做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力物體將遠(yuǎn)離圓心飛出去。二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池離心運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)：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)。六、離心運(yùn)動(dòng)（1）提高速度，使所需向心力增大到大于物體所受合外力。（2）減小合外力，或使其消失。供=需供<需供：提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的力需：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的力二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池離心運(yùn)動(dòng)O條件：0≤F合＜mω2r供<需六、離心運(yùn)動(dòng)F合=mω2rF合＜mω2rF

合=0勻速圓周運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)沿切線方向飛出遠(yuǎn)離圓心F=0離心運(yùn)動(dòng)：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)。離心拋擲離心脫水離心分離離心甩干六、離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池要防止離心現(xiàn)象發(fā)生，該怎么辦？（1）減小速度，使物體作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力減小。（2）增大合外力，使其達(dá)到物體作圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的向心力。六、離心運(yùn)動(dòng)的防止供<需供=需供：提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的力需：物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需的力二、活化能隨堂小練二、活化能（三）燃料電池離心運(yùn)動(dòng)六、向心運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)向心運(yùn)動(dòng)供>需供<需二