[政史地]57生活中的圆周运动.ppt

恒谦教育 知识回顾 物体作圆周运动的条件 向心、圆周、离心运动 “供”“需”是否平衡决定物体做何种运动 ●离心运动的应用 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 实例研究： 离心运动 F 绳栓着小球在水平面做匀速圆周运动时，小球所需的向心力由形变的绳产生的弹力提供。若m、r、ω一定，向心力F向=mω2r。 若突然松手，小球将怎样运动？ 若绳的拉力F小于它做圆周运动的所需的向心力，小球将怎样运动？ 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.物体作离心运动的条件： 小结： Fn= F需向 做什么运动？ Fn = 0 做什么运动？ Fn ＜F需向 做什么运动？ Fn ＞F需向 做什么运动？ 圆周 近心 切线 离心 0 ≤F合＜mω2r 供 提供物体做圆周运动的力 需 物体做匀速圆周运动所需的力 Fn= 圆周运动 Fn 离心运动 Fn 向心运动 小结 离心抛掷 离心分离 离心甩干 * * * 物体做匀速圆周运动时，必须有力提供 向心力 物体做非匀速圆周运动时，也必须有向心力吗？ 必须的 若物体做匀速圆周运动，合外力等于向心力；若物体做非匀速圆周运动，合外力不等于向心力（合外力的一个分力提供向心力） 　　向心力是按效果命名的力 向心力的特点 方向： 总是指向圆心, 作用效果只改变速度 的方向， 由物体在半径方向的合力提供。 ——大小： 7 生活中的圆周运动 实例研究——火车转弯 铁路的弯道 火车车轮的构造 火车车轮有突出的轮缘 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 外轨 内轨 FN F 外轨对轮缘的弹力 外轨对轮缘的弹力F提供向心力F=F向 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？ 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？ 1、当 v＜ gR tanθ ： G FN θ F 轮缘受到内轨向外的弹力 2、当 v＞ gR tanθ ： 讨论 轮缘受到外轨向内的弹力 G FN θ F 列车在弯道处容易发生脱轨、翻车事故 铁路的弯道处 提供物体做 圆周运动的力 物体做圆周运动所需的力 从“供” “需”两方面研究生活中做圆周运动的物体 ，由物体受力情况决定 由物体的运动情况决定 F = “供需”平衡 物体做圆周运动 本节课 牛顿第二定律F=ma的应用 汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢? O mg FN Ff 实例研究——汽车转弯 汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。 O mg FN Ff 当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时: 某司机驾车在丽龙高速出口,通过水平转盘时出了车祸。讨论其原因,交通部门有责任么?如果你是公路的设计师,请提出你的道路改进措施? 转弯处的路面内低外高! G Ff FN O mg FN Ff 由此可见:当汽车以沿圆盘转弯时,存在一个安全通过的最大速度,如果超过了这个速度,汽车将发生侧滑现象。 改进措施: (1)增大圆盘半径 (2)增加路面的粗糙程度 (3)增加路面高度差——外高内低 (4)最重要的一点:司机应该减速慢行! 生活中的圆周运动 ◆圆周运动(Circular motion) 实例研究3：汽车过桥 黄石长江大桥