竖直平面内的圆周运动 高一下学期物理人教版（2019）必修第二册.pptx

复习回顾2、向心力的特点方向：总是指向,作用效果只改变速度的，由物体提供。大小：1、物体做圆周运动时，必须有力提供。向心力是根据命名的力。向心力作用效果圆心方向在半径方向的合力

崇明长江大桥赵州桥

过水凹形桥泸定桥

6.4.2竖直平面内的圆周运动

学习目标1.掌握圆周运动的分析方法。2.会分析竖直面内的圆周运动的临界问题。

自主学习任务情境：1.生活中最常见的是平桥，试分析质量为m的汽车静止在平桥上与通过平桥时，对桥的压力多大？2.求质量为m的汽车以速度v过半径为r的拱桥最高点时对拱桥的压力？当汽车在最高点时的速度逐渐增大时对桥的压力如何变化？此时汽车处于超重还是失重？3.求质量为m的汽车以速度v过半径为r的凹形桥最低点时对凹桥的压力？当汽车在最低点时的速度逐渐增大时对桥的压力如何变化？此时汽车处于超重还是失重？

1.汽车过平桥F压＝FN＝mgmgFN由牛顿第三定律得：

【解析】mg和FN的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：可见汽车的速度越大对桥的压力越小。FNmg当时汽车对桥的压力为零。（临界速度）当ｖ大于ｖ临界时，汽车做什么运动？飞离桥面做平抛运动！汽车过桥问题由于加速度a竖直向下，属失重现象。m2.汽车过拱桥最高点由牛顿第三定律:

FNmg【解析】G和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：可见汽车的速度v越大，对桥的压力越大。由于加速度a的方向竖直向上，属超重现象。m3.汽车过凹桥最低点由牛顿第三定律：

FN=mg汽车过桥问题小结F压＝FN＜mg失重F压＝FN＞mg超重

1.一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,由于轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是()A.a处?B.b处?C.c处??D.d处abcdD当堂练习

合作学习问题情境：地球可以看作一个巨大的拱形桥（图6.4-6），桥面的半径就是地球的半径R（约为6400km）。地面上有一辆汽车在行驶，所受重力G＝mg，地面对它的支持力是FN。根据上面的分析，汽车速度越大，地面对它的支持力就越小。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是0？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？驾驶员躯体各部分之间的压力是多少？他这时可能有什么感觉？

13mg这里描述的情景其实已经实现，不过不是在汽车上，而是在航天飞机中．在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中，宇航员受哪些力？

v2rFN＝mg－m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受到的重力mg.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.v2Rmg－FN＝mFN＜mg失重在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中的宇航员，除了地球引力外，还可能受到飞船座舱对他的支持力FN：航天器中的失重现象

探究研习发散情境：小球分别在轻绳（如图甲）和轻杆（如图乙）的一端绕另一端在竖直平面内运动，请思考：（1）小球要在竖直平面内完成圆周运动，经过最高点时的最小速度能为零吗？（2）小球经过最高点时，与绳（或杆）之间的作用力可以为零吗？（3）小球运动到最低点时由什么力提供向心力？mgO甲乙O杆

1.轻绳（或内轨道）——小球组成无支撑的物理模型（称为“轻绳模型”）绳约束内轨道约束注：“轻绳”只能对小球产生拉力，不能产生支持力。（内轨道约束类似）轻绳模型

mgO绳mgO轨道小球恰好过最高点的条件：当v=v0，小球恰好能够通过最高点；当vv0，小球偏离原运动轨迹，不能通过最高点。当vv0，小球能够通过最高点；（1）最高点：轻绳模型

（2）最低点：重力和拉力共同提供向心力R说明：如果小球通过最低点的速度过大细线可能被拉断轻绳模型

2.轻杆（或管道）——小球组成有支撑的物理模型（称为“轻杆模型”）杆约束管道约束注：“轻杆”既能对小球产生拉力，也能产生支持力。（管道约束类似）轻杆模型

1.最高点：2.最低点：与轻绳拉小球过最低点一样。（1）当v=0时，FN=mg（二力平衡）（2）临界条件：恰好重力完全充当向心力（3）当 （4）当 说明:小球通过最高点时的速度可以为零轻杆模型—杆球

1.最高点：（1）当