五章7生活中的圆周运动课件.ppt

* 7．生活中的圆周运动 1．火车转弯时，将它看成是圆周运动．如果铁路弯道的内 外轨道一样高，则火车转弯时由________侧轨道对车轮的弹力 提供向心力；如果在转弯处使铁路外轨略高于内轨，则火车经 过时支持力方向不再是竖直的，使得它的________分力提供火 车转弯的向心力． 外 水平 小于 大于 2．汽车通过凸形桥时，由于重力的一部分提供向心力，因 此汽车对桥面的压力________汽车的重力；汽车通过凹形地面 时，汽车对地面的压力________汽车的重力． mg－FN 完全失重 4．离心运动： 沿切线方向飞出 逐渐远离圆心 (1)定义：做圆周运动的物体，在向心力突然______或合力 不足以提供所需的向心力时，物体将____________________或 _________________，这样的运动叫做离心运动． (2)离心运动与受力：做圆周运动的物体，由于本身具有 ______，总有沿着圆周_______方向飞去的趋势． 切线 ①当物体所受合力 F______mω2R 时，物体做圆周运动； ②当 F＝0 时，物体沿切线方向飞出； ＝ ③当 F______mω2R 时，物体逐渐远离圆心； ④当 F______mω2R 时，物体逐渐靠近圆心． 消失 惯性 力不足以提供向心力，即fmaxm ，汽车将做离心运动． 静摩擦力 (3)汽车转弯：在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的向 心力由车轮与路面间的______________提供．如果转弯时速度 过大，所需向心力 Fn 很大，大于最大静摩擦力，则最大静摩擦 v2 R 知识点1 生活中的向心力 图5－7－1 所示的是汽车转弯时的示意图，此时转弯处的 路面不是水平的，而是稍微有点往内倾．图5－7－2 所示的是 汽车通过凸形地面和凹形地面时的受力情况． 图 5－7－1 图 5－7－2 讨论： 地面对车产生的指向内侧的静摩擦力 (1)汽车在水平路面上转弯时，向心力的来源是 ________________________________________． (2)汽车在倾斜路面上转弯时，向心力的来源是 ____________． 支持力的分力 (3)汽车通过凸形地面的最高点时，向心力的来源是 ________________． 重力的分力 (4)汽车通过凹形地面的最低点时，向心力的来源是 ________________． 支持力的分力 1．火车转弯问题： (1)当火车所在转弯处的内外轨无高度差时，外轨对轮缘的 弹力 F 就是使火车转弯的向心力，如图 5－7－3 甲所示(火车向 右转弯)．根据牛顿第二定律 F＝m v2 R 可知，火车的质量很大， 在速度和轨道半径一定的情况下，外轨对轮缘的弹力很大，使 得外轨和外轮之间的磨损很大，铁轨容易受到损坏． 图 5－7－3 (2)当外轨略高于内轨时，火车所受重力和支持力的合力提 甲 乙 图5－7－4 图5－7－5 【例1 】铁路转弯处的圆弧半径是 300 m ，轨道间距是 1 435 mm，现规定火车通过这里的速度是 72 km/h，则内外轨的 高度差应是多大才能使铁轨不受轮缘的挤压？(取 g＝10 m/s2) 图5－7－6 【例2】如图 5－7－7 所示，质量为 1.5×104 kg 的汽车以 不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，桥面圆弧半径均为 15 m，如果桥面承受的最大压力不得超过 2.0×105 N，则汽车 允许的最大速率是多少？汽车以此速率驶过凸形桥面的顶端时 对桥面的压力是多少？(取 g＝10 m/s2) 图 5－7－7 解：汽车经过凹形桥面时，向心加速度方向向上，汽车处 于超重状态；汽车经过凸形桥面时，向心加速度方向向下，汽 车处于失重状态，所以当汽车经过凹形桥面的最低点时(如图5 －7－8 甲所示)，汽车对桥面的压力最大． 图 5－7－8 【触类旁通】 图 5－7－9 答案：AD 图 3 ) 2．(双选)在下列各事例中，哪种情况将出现超重现象( A．荡秋千经过最低点时的小孩 B．汽车过凸形桥时 AC C．汽车过凹形桥时 D．在绕地球做匀速圆周运动的飞船中的仪器 解析：超重现象就是物体对支持物的压力大于物体所受到 的重力．选项 B 中汽车对桥面的压力小于重力，处于失重状态； 在绕地球做匀速圆周运动的飞船中的仪器是处于完全失重状 态．故选项 B、D 错误． 知识点2 离心运动 在北京时间8 月11 日凌晨结束的2012 年伦敦奥运会女子 链球决赛中，中国选手张文秀以76 米34 的成绩获得铜牌．张 文秀连续两届奥运会获得铜牌，成为中国第一位