高中物理 5.7《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》（一）課件 新人教版必修2.ppt

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,第五章：曲線運(yùn)動(dòng),第7節(jié)：生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(一),,1.能定性分析火車軌道拐彎處外軌比內(nèi)軌高的原因。2.能定量分析汽車過拱形橋最高點(diǎn)和凹形橋最低點(diǎn)的壓力問題。3.知道航天器中失重現(xiàn)象的本質(zhì)。4.知道離心運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生的條件，了解離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止。5.會(huì)用牛頓第二定律分析圓周運(yùn)動(dòng)。6.進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)力與物體的慣性對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化所起的作用。,現(xiàn)實(shí)生活中物體做圓周運(yùn)動(dòng)的例子有很多，比如：火車拐彎、汽車過拱形橋和凹形橋、航天器的失重、汽車的離心運(yùn)動(dòng)等，我們將分析上述現(xiàn)象中向心力的來源、出現(xiàn)失重和離心運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象的原因等。,本課時(shí)主要分析火車拐彎與汽車過拱橋時(shí)的受力情況，首先由幾幅圖片引導(dǎo)學(xué)生對(duì)火車車輪結(jié)構(gòu)的觀察，并提出問題，進(jìn)而引出對(duì)拐彎時(shí)的火車的受力分析，找到火車拐彎時(shí)哪些力提供向心力，從而得到火車拐彎時(shí)火車應(yīng)該要控制的速度；分析汽車過拱形橋和凹形橋，可以得到橋?qū)ζ嚨闹С至推囍亓Φ暮狭μ峁┫蛐牧Γ瑥亩玫狡囘^橋時(shí)力、速度、加速度之間的關(guān)系。,綠皮車的記憶,火車在水平軌道上轉(zhuǎn)彎時(shí)，所需的向心力由誰提供？,問題1：火車車輪與鐵軌的構(gòu)造是怎樣的？,一、鐵路的彎道,問題2：在平直軌道上勻速行駛的火車受幾個(gè)力作用？這幾個(gè)力的關(guān)系如何？,,問題3：如果火車在水平彎道上轉(zhuǎn)彎，試分析其受力情況及向心力的來源。,外軌對(duì)輪緣的彈力,這個(gè)彈力很大，會(huì)對(duì)軌道和輪緣造成損壞。如何解決這個(gè)問題？,火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力的方向是在水平方向上還是在與斜面平行的方向上？,,,當(dāng)外軌略高于內(nèi)軌時(shí),火車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力Fn=mv2/R,若火車的速度大于或小于這個(gè)值時(shí)，軌道對(duì)輪緣有擠壓?jiǎn)幔?F合＝mgtanθ,若軌道對(duì)輪緣無擠壓，此時(shí)火車的速度為多大？,輪緣受到外軌向內(nèi)的彈力,,,輪緣受到內(nèi)軌向外的彈力,1.當(dāng)時(shí)：,2.當(dāng)時(shí)：,例1.火車以半徑R=900m轉(zhuǎn)彎，火車質(zhì)量為8105kg，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)tanθ=sinθ),,,,θ,,,,,θ,,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≈sinθ,m,,d,二、拱形橋,,拱形橋,凹形橋,水平橋,,問題1：汽車靜止在橋上與通過平橋時(shí)，受力怎樣？,F壓＝FN＝mg,問題2：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？,汽車對(duì)橋的壓力小于其所受重力，即處于失重,FN＜mg,,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)。,FN＝0時(shí)，汽車的速度為多大？,,,問題3：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？,,問題4：汽車過凹形橋時(shí)，在最低點(diǎn)時(shí)，車對(duì)凸橋的壓力又怎樣？,汽車對(duì)橋的壓力大于其所受重力，即處于超重,若汽車通過凹橋的速度增大，會(huì)出現(xiàn)什么情況？,,FN＞mg,F壓＝FN＜mg,失重,超重,F壓＝FN＝mg,F壓＝FN＞mg,比較三種橋面受力的情況,例2.一輛質(zhì)量m=2t的轎車，駛過半徑R=50m的一段凸形橋面，g取10m/s2，求:,(1)轎車以10m/s的速度通過橋面最高點(diǎn)時(shí)，對(duì)橋面的壓力是多大?,(2)在最高點(diǎn)對(duì)橋面的壓力等于轎車重力的一半時(shí)，車的速度大小是多少?,16000N,汽車有無可能做這樣的運(yùn)動(dòng)？若可能應(yīng)滿足怎樣的條件？,例3.如圖所示，雜技演員在做水流星表演時(shí)，用繩系著裝有水的水桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，若水的質(zhì)量m＝0.5kg，繩長(zhǎng)l=80cm，g取10m/s2，求：,(1)2m/s,(2)15N,(1)最高點(diǎn)水不流出的最小速率；,(2)水在最高點(diǎn)速率v＝4m/s時(shí)，水對(duì)桶底的壓力。,,如圖所示，雜技演員在表演“水流星”，在長(zhǎng)為1.6m輕繩的一端，系一個(gè)總質(zhì)量為0.5kg的盛水容器，以繩的另一端為圓心，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，若“水流星”通過最高點(diǎn)的速度為4m/s，g取10m/s2，則下列說法正確的是()A.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，有水從容器中流出B.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，繩的張力及容器的底部受到的壓力均為零C.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用D.“水流星”通過最高點(diǎn)時(shí)，繩子的拉力大小為5N,,,,,,,,,M,N,,,v,O,R,B,一、鐵路的彎道,二、拱形橋,1.拱形橋,3.凹形橋,2.水平橋,