6.4生活中的圆周运动课件高一下学期物理人教版(3【01】).pptx

6.4生活中的圆周运动

一、转弯类问题（火车转弯）

问题与思考：在铁路弯道处，内、外轨道的高度略有不同，尝试解释一下其中原因？

动力学角度分析

一、转弯类问题（火车转弯）

外轨对轮缘的弹力提供了转弯所需的向心力。

重力和支持力的合力提供了火车转弯时所需的向心力

一、转弯类问题（火车转弯）

当v=v0时，火车对内外轨道都不产生挤压

1.当vv0时，火车对外轨道产生挤压

2.当vv0时，火车对内轨道产生挤压

【练1】（多选）在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨。如图所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设此时的速度大小为v，重力加速度为g，两轨所在面的倾角为θ，则（）

A．该弯道的半径

B．当火车质量改变时，规定的行驶速度大小不变

C．当火车速率大于v时，内轨将受到轮缘的挤压

D．当火车速率小于v时，外轨将受到轮缘的挤压

【练2】在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨。如图所示，当火车以规定的行驶速度转弯时，内、外轨均不会受到轮缘的挤压，设内外轨的高度差为h，内外轨的宽度为L，重力加速度为g，则此时的速度大小为？

【改2】火车以半径r=900m转弯，速度为30m/s，火车质量为8×105kg，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，g=10m/s2,则内外轨的高度差h应为多少？（内外轨宽L=1.5m）

1.汽车转弯

一、转弯类问题

静摩擦力提供了向心力

当汽车转弯时,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。（如何改进？---）

2.自行车（摩托车）转弯

一、转弯类问题

3.飞机转弯

一、转弯类问题

重力和空气对飞机的作用力的合力提供了向心力。

二、汽车过拱桥类问题

二、汽车过拱桥类问题（考点：竖直面的圆周运动的最高点和最低点）

动力学角度分析

失重状态

超重状态

思考与讨论：地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径.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零？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？

v变大，FN越小

当FN=0时，则有

此时汽车将脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态。

【练3】汽车在过凹凸路面时，都会做减速操作，如图A、B分别是一段凹凸路面的最高点和最低点，若把汽车视作质点，则下列说法正确的是（）

A．汽车行驶到A点时，处于超重状态，如果采取加速操作会使车胎受到更大的压力

B．汽车行驶到B点时，处于超重状态，如果采取加速操作会使汽车飞离路面

C．汽车行驶到A点时，处于失重状态，如果采取减速操作会增加车胎与路面间的弹力，使得行驶更加稳定安全

D．汽车行驶到B点时，处于失重状态，如果采取减速操作会增加车胎与路面间的弹力，使得行驶更加稳定安全

【练4】地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径R=6400km，若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力FN会变成零？

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。

三、航天器中的失重现象

当飞船距地面高度为100~200km时，他的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。

当飞船的运行速度达到多少时，航天员处于完全失重状态？

【解析】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。

FN＜mg

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？

说明：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。P37

四、离心运动

如果地球的引力突然消失，航天器将做什么样的运动呢？

定义：

做圆周运动的物体，在其所受合外力突然消失，或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫作离心运动。

做离心运动的条件：F合=0或F合Fn

四、离心运动（常见的离心运动）

1.在水平公路上行驶的汽车，如果转弯时的速度过大，所需向心力F很大，大于最大静摩擦力f，汽车将做离心运动而造成事故。因此，在公路弯道，车辆不允许超过规定的速度。

2.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。

离心运动的危害

思维导图