2018年河北省邢台市高中物理 第五章 曲线运动 5.7 生活中的圆周运动课件 新人教版必修2.pptVIP

* 5.7生活中的圆周运动 观察 思考 火车在水平轨道（内外轨道一样高）上转弯时，所需的向心力由谁提供？ G 这个弹力很大，会对轨道和轮缘造成损坏。如何解决这个问题？ 外轨 内轨 FN F 外轨对轮缘的弹力 θ 分析 FN 在转弯处外轨略高于内轨 火车转弯所需的向心力的方向是在水平方向上还是在与斜面平行的方向上？ G O F合 θ 分析 O G FN F合 θ θ F合＝mg tanθ 轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？ 火车转弯时所需的向心力 Fn = m v2 R v＝ gR tanθ 若火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？ 2、当 v＜ gR tanθ ： 1、当 v＞ gR tanθ ： G FN θ 讨论 轮缘受到外轨向内的弹力 G FN θ F F 轮缘受到内轨向外的弹力 汽车过桥 F压＝FN＝mg 水平桥 拱形桥 凹形桥 拱形桥 汽车质量为m，通过桥最高点速度为v，桥半径为R，则在最高点汽车对桥的压力为多大？ mg FN Fn= m v2 R F合＝mg－FN v2 R ∴ mg－FN＝m v2 R ∴ FN ＝mg－m 由牛顿第三定律得 v2 R F压＝FN ＝mg－m FN ＜mg 若汽车通过拱桥的速度增大，会出现什么情况？ v2 R mg＝m 拱形桥 mg FN 当FN = 0 时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态。 FN＝0 时，汽车的速度为多大？ v＝ gR v2 R FN ＝mg－m 凹形桥 汽车质量为m，通过桥最低点速度为v，桥半径为R，则在最低点汽车对桥的压力为多大？ F合＝FN－mg v2 R ∴ FN ＝mg + m 由牛顿第三定律得 v2 R F压＝FN ＝mg + m v2 R ∴ FN－mg＝m FN ＞mg 若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？ FN mg Fn= m v2 R 结论 F压＝FN ＜mg 失重 超重 F压＝FN ＝mg F压＝FN ＞mg 思考 1、航天器在发射升空（加速上升）时，航天员处在超重还是失重状态？ 2、航天器在轨道正常运行（绕地球做匀速圆周运动）时，航天员处在超重还是失重状态？ 超重 FN mg a ? FN－mg ＝ma FN＞mg v2 r FN ＝mg－m 航天器中的失重现象 航天器绕地球做匀速圆周运动，假设它的线速度的大小为v ，轨道半径近似等于地球半径R ，航天员受到的地球引力近似等于他在地面测得的体重mg 。 失重 v＝ gR 当 时，座舱对航天员的支持力FN＝0 ，航天员处于完全失重。 有人把航天器失重的原因说成是它离地球太远，从而摆脱了地球引力，这种说法对吗？ 正是由于地球引力的存在，才使航天器连同其中的人和物体绕地球做圆周运动。 v2 R mg－FN＝m O 离心运动 F合 = mω2r，物体做匀速圆周运动 F合＜mω2r ，物体做逐渐远离圆心的运动 F 合= 0 ，物体沿切线方向飞出远离圆心 1、定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。 2、条件： 0 ≤F合＜mω2r O 离心运动的应用 当脱水筒转得比较慢时，水滴跟物体的附着力F足以提供所需的向心力使水滴做圆周运动。当脱水筒转得比较快时，附着力F 不足以提供所需的向心力，于是水滴做离心运动，穿过小孔，飞到脱水筒外面。 F 利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉 离心运动的应用 用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内 制作棉花糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。 思考 要使原来作匀速圆周运动的物体作离心运动，该怎么办？ 1、提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力。 2、减小合外力或使其消失。 O 离心运动的防止 F静 v 在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。如果转弯时速度过大，所需向心力Fn大于最大静摩擦力Fmax （Fmax不足以提供向心力），汽车将做离心运动而造成交通事故。因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度。 当 时，汽车做离心运动 Fmax＜m v2 r 离心运动的防止 高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故。 O F v 思考 要防止离心现象发生，该怎么办？ 1、减小物体运动的速度，使物体作圆周运动时所需的向