2024-2025学年高一下学期物理人教版（2019）必修二——生活中的圆周运动（同步课件）.pptx

高中物理必修二第五章

第七节生活中的圆周运动

水平面内的圆周运动

只改变速度方向，不改变速度大小.

方向：指向圆心.

—→大小：Fn

性质：变力.

物体所受的合外力，

或某个力的分力.

效果

特点

来源

丨向心力

复习回顾

观看视频并思考：

哪些地方容易发

生事故?

事故原因?

转弯时火车以多大速度行驶才是安全的呢?

平直轨道

在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力作用?有何关系?

弯道行驶

火车转弯时与平直轨道行驶时受力有何不同?

火车转弯时向心力由哪些力来提供?

轮缘

外侧内侧内侧外侧

外轨内轨

小科普火车车轮的结构特点：

轮缘

火车车轮受力：重

力、支持力、外轨对轮缘的弹力.

F

外轨对轮缘的弹力F提供向心力F=F向

FN

O

lG

F=m²

02弯道行驶——内外轨等高

02弯道行驶——内外轨等高

火车速度为30m/s,弯道的半径R=900m,火车的质量m=8×105kg,转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大?

该弹力是由轮缘和外轨

的挤压产生，轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨和车轮。

F=m²=8×10N

怎么办?

弯道行驶

自行车弯道行驶时车身倾斜，向心力由支持力和重力的合力提供

θ

02弯道行驶——外轨高于内轨

FN

mg,

θ

mgtane=m

v=√gRtanθ

当R和θ固定时，v即为设计速度，一个确定值

内外轨道都不受磨损

02弯道行驶——外轨高于内轨

FN

=√gRtanθ

设计速度：v=8R会

增速措施：增大R,增大h

v=J8R

当α很小时：tana≈sina

mg,

θ

L

d

h

设计速度：vo=√gRtanθ

当v=v₀时：轮缘不受侧向压力

当vv₀时：

轮缘受到外轨向内的挤压力

当v₀时：

轮缘受到内轨向外的挤压力

FN

E...

mg

θ

弯道行驶—实际情况

图3所示，弯道处的圆弧半径为R,若质量为m的火车转弯时速度等于√gRtanθ,则

A.内轨对内侧车轮轮缘有挤压

B.外轨对外侧车轮轮缘有挤压外轨车轮

D.这时铁轨对火车的支持力大

解析由牛顿第二定律解得F合=mgtanθ,此时火车受

重力和铁路轨道的支持力作用，如图所示，Fncosθ=mg,则Fn=

内、外轨道对火车均无侧压力，故C正确，A、B、D错误.

例1铁路在弯道处的内外轨道高度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为θ,如

C.这时铁轨对火车的支持力等

内轨

它们运动时可以看作圆周

运动，运动的圆周面是怎样的?

圆心的何处?

受到几个力的作用，其合力的方向指哪?

合力的大小如何?所需要的向心力从何而来?

火车转弯

汽车转弯

圆锥摆

漏斗模型

飞檐走壁

空中盘旋的飞机

水平转台

梳理水平面内的圆周运动问题

均为水平面内的圆周运动

其中R为弯道半径，θ为轨道平面与水平面间的夹角，v₀为转弯处的规定速度.

3.行驶速度与轨道压力的关系

(1)当v=v₀时，内外轨道对火车无挤压作用.

(2)当vv₀时，外轨道对轮缘有侧压力.

(3)当vv₀时，内轨道对轮缘有侧压力.

1火车转弯问题

1.弯道的特点

转弯处，外轨高于内轨

照mo-m

2.设计速度

2汽车转弯问题

例2高速公路拐弯处，通常都是外高内低。如图所示，在某路段汽车向左拐弯，司机左侧的路面比右侧的路面低一些。汽车的运动可看作是做半径为R的圆周运动。设内、外路面高度差为h,路基的水平宽度为d,路面的宽度为L。已知重力加速度为g。要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即垂直于前进方向)等于零。则汽车转弯时的车速应等于(B)

口日

C.

d

水平面内的圆周运动问题

2、汽车水平弯道转弯

在水平面内

7、盘旋飞机

6、水平转盘

5、飞檐走壁

3、圆锥摆

4、漏斗

光滑

汽车

F

图形

受力分析

力的分解方法

满足的方程及向心加速度

θ!

1

m+

W

或mgtanan=gtan

θ=mw²Isinθ

θ

r

θO

O

光滑

FN

mg

或mgtanθ=mro²

an=gtanθ

飞机

r

W

在水平面内

F升

或mgtanθ=mrw²

an=