人教版物理必修2《生活中的圆周运动》课件
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《生活中的圆周运动》课件
圆周运动的周期公式
• 周期：描述物体绕圆心转一圈所需的时间，计算公式为 $T = \frac{2\pi r}{v}$，其中 $v$ 是线速度，$r$ 是圆周运动的半 径。
04 圆周运动的应用
机械钟表的工作原理
机械钟表的核心部分是摆轮和 游丝组成的振动系统，通过圆 周运动实现时间的计量。
钟摆的周期性摆动，使游丝产 生弹性形变，从而推动齿轮转 动，进而带动指针运动，显示 时间。
圆周运动的相对论效应
相对论效应是指在高速运动或强 引力场中，牛顿经典力学不再适 用，需要使用相对论来描述物体
的运动状态。
在相对论中，时间和空间不再是 绝对的，而是相对的。同时，物 体的质量和能量也变得不可分割
。
在圆周运动的相对论效应中，需 要考虑物体的速度和旋转对时间 和空间的影响，以及由此产生的
详细描述
自行车轮在转动时，其边缘点绕中心点做圆周运动，产生向心加速度。这种运动 形式在提供前进动力的同时，也使得自行车能够保持平衡。
电风扇的转动
总结词
电风扇的转动展示了圆周运动在日常 生活中的应用，涉及到能量的转换和 风力的产生。
详细描述
电风扇的叶片在转动时，其边缘点绕 中心点做圆周运动，产生风力。这种 运动形式将电能转换为机械能，为人 们带来凉爽的空气。
角速度
描述物体绕圆心转动的快慢，计算公式为 $omega = frac{Delta theta}{Delta t}$，其中 $Delta theta$ 是物体在时间 $Delta t$ 内转过的角度。
高一物理必修2_生活中的圆周运动_ppt
当 v=
G
gr 时，压力FN为零。
航天员处于完全失重状态
四、离心运动
A
做圆周运动的物 体，在所受合外力突 2 然消失或不足以提供 F < mr w 圆周运动所需向心力 时，就做逐渐远离圆 心的运动，这种运动 就叫离心运动。
F= 0
F = mrw2
当F合= Fn，做圆周运动
当F合=0 或F合< Fn时，做离心运动 当F合> Fn，做向心(近心)运动
例2、若火车质量为m，转弯半径为r， 要求轨道对轮缘无挤压作用，此时轨道倾 角为θ ，铁轨长为L，外轨高度为H，请 问火车的速度为多大？
L H
θ
θ(
讨论:由
知:当v=v0时： 轮缘不受侧向压力 当v>v0时：
v0 = gr tan
F弹
F弹
轮缘受到外轨向内的挤压力 当v<v0时：
轮缘受到内轨向外的挤压力
v FN = G + m r
2
2
v
G
FN>G，即汽车对桥的压力大于其所受重力， 处于超重状态。
二、拱形桥
4、若汽车的运动速度变大，压力如何变 化？
v FN = G - m r
2
当汽车行驶速度越大，汽车对桥面的压 力越小。当 v = gr 时，压力FN为零。
处于完全失重状态。
三.航天器中的失重现象
G
gr 时，压力FN为零。
航天员处于完全失重状态
四、离心运动
A
做圆周运动的物 体，在所受合外力突 2 然消失或不足以提供 F < mr w 圆周运动所需向心力 时，就做逐渐远离圆 心的运动，这种运动 就叫离心运动。
F= 0
F = mrw2
当F合= Fn，做圆周运动
当F合=0 或F合< Fn时，做离心运动 当F合> Fn，做向心(近心)运动
例2、若火车质量为m，转弯半径为r， 要求轨道对轮缘无挤压作用，此时轨道倾 角为θ ，铁轨长为L，外轨高度为H，请 问火车的速度为多大？
L H
θ
θ(
讨论:由
知:当v=v0时： 轮缘不受侧向压力 当v>v0时：
v0 = gr tan
F弹
F弹
轮缘受到外轨向内的挤压力 当v<v0时：
轮缘受到内轨向外的挤压力
v FN = G + m r
2
2
v
G
FN>G，即汽车对桥的压力大于其所受重力， 处于超重状态。
二、拱形桥
4、若汽车的运动速度变大，压力如何变 化？
v FN = G - m r
2
当汽车行驶速度越大，汽车对桥面的压 力越小。当 v = gr 时，压力FN为零。
处于完全失重状态。
三.航天器中的失重现象
高一物理必修2_生活中的圆周运动_ppt
v mg - FN = m r
v FN = mg - m r
2
G
FN<G 即汽车对桥的压力小于其所受重力， 处于失重状态。
4、若汽车的运动速度变大，压力如何变
化？
v FN = G - m r
2
当汽车行驶速度越大，汽车对桥面的压 力越小。当 v = gr 时，压力FN为零。
处于完全失重状态。
思考与讨论：
得 mg - F = m v N
r
v FN = mg - m r
当 v = gr 时,座舱对他的支持力FN=0, 航天员处于完全失重状态
四.轻绳小球竖直面内圆周运动
试写出最高点与最低点的圆周运动方程。 （注意思考向心力由哪些力提供！）
五.轻杆小球竖直面内圆周运动
当速度V> gl 时, 杆子对小球是拉力.
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 车的支持力为零？这时驾驶员与座椅之间 的压力是多少？……
三.航天器中的失重现象
• 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 由 对他的支持力F 2N 2
4、为了减轻铁轨的受损程度，你能提出 一些可行的方案吗？ F
N
F
o
G
让重力和支持力的合力提供向心力，来减 少外轨对轮缘的挤压。
生活中的圆周运动(18张PPT)
注意
向心力和向心加速度 的公式对于变速圆周 运动同样适用。
凹形桥面
汽车在凹形拱桥上以速度v前进， 桥面的圆弧半径为R，求汽车过 桥的最低点时对桥面的压力？ 解释：汽车在凹形桥的最低点时， 如右图所示． F向＝FN－G＝mv^2/R FN＝G＋mv^2/R>G 又因支持力与压力是一对作用力与 反作用力， 所以F压= G+mv^2/R<G 由上式可得：v越大，则F压越大． 这也就是桥都做成凸形桥的原因， 防止轮胎被压爆，路面被压坏。
随堂测百度文库一
（变式训练一）1.在高速公路的拐弯处,路面造得外高内低， 即当车向右拐弯时，则左侧的路面比右侧的要高一些，路面 与水平面间的夹角为θ.设拐弯路段是半径为R的圆弧,要使车 速为v时车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等 于零,θ应满足( )
v2 A． sinθ ＝ gR 2v2 C． sin2θ ＝ gR v2 B． tanθ ＝ gR v2 D． cotθ ＝ gR
杆（管壁）模型
特点：杆（管壁） 可以支撑物体也 可以拉着物体。 如图所示． (1)临界条件：由于轻杆或管壁的支 撑作用，小球能到达最高点的临界速
R O
O
度v临＝0，轻杆或管壁对小球的支持 力：FN＝mg. (2)当最高点的速度v＝ gR 时，杆 对小球的弹力(管壁对小球的支持力） 为零． (3)当0<v< gR 时，杆对小球有支持 力(管壁对小球的支持力）。 由mg-FN ＝ mv^2/R 得FN＝mg－mv^2/R. (4)当v> gR 时，杆对小球有拉力 由mg+FN ＝ mv^2/R 得FN＝mv^2/R－mg。
生活中的圆周运动 课件
(2)若火车行驶速度 v0＞ gRtan θ，外轨对轮缘有侧压力． (3)若火车行驶速度 v0＜ gRtan θ，内轨对轮缘有侧压力．
【例 1】 有一列重为 100 t 的火车，以 72 km/h 的速率匀速通 过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为 400 m．(g 取 10 m/s2)
(1)试计算铁轨受到的侧压力大小； (2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零， 我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度 θ 的正切值．
2．转弯轨道受力与火车速度的关系 (1)若火车转弯时，火车所受支持力与重力的合力充当向心力， 则 mgtan θ＝mvR20，如图所示，则 v0＝ gRtan θ，其中 R 为弯道半径， θ 为轨道平面与水平面的夹角(tan θ≈Lh)，v0 为转弯处的规定速度． 此时，内外轨道对火车均无侧向挤压作用．
(3)若 Fn＜mrω2(或 mvr2)即“提供”不足，物体做离心运动．
【例 3】 如图所示是摩托车比赛转弯时的情 形．转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一 个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将发生 滑动．对于摩托车滑动的问题，下列论述正确的 是( )
A．摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用 B．摩托车所受外力的合力小于所需的向心力 C．摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去 D．摩托车将沿其半径方向沿直线滑去
汽车对桥的压力小于汽 汽车对桥的压力大于汽
新人教版 年 高一物理必修2 5.7生活中的圆周运动 (35张ppt)
1、内外轨道一样高时
FN
F
G a：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。 b：外轨对轮缘的弹力F提供向心力。 c：由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量 很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨。
•1、纪律是集体的面貌，集体的声音，集体的动作，集体的表情，集体的信念。 •2、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。 •3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。 •4、在教师手里操着幼年人的命运，便操着民族和人类的命运。一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。 •5、诚实比一切智谋更好，而且它是智谋的基本条件。 •6、做老师的只要有一次向学生撒谎撒漏了底，就可能使他的全部教育成果从此为之失败。2021年11月2021/11/32021/11/32021/11/311/3/2021 •7、凡为教者必期于达到不须教。对人以诚信，人不欺我;对事以诚信，事无不成。2021/11/32021/11/3November 3, 2021 •8、教育者，非为已往，非为现在，而专为将来。2021/11/32021/11/32021/11/32021/11/3
ห้องสมุดไป่ตู้
①没有支撑力的情况：绳、离心轨道、水流星
②有支撑力的情况：杆、管状轨道、小环套大环
绳模型
杆模型
复习
做匀速圆周运动的物体受到向心力的作用，如何理解 向心力？
《生活中的圆周运动》课件
电风扇的叶片在旋转过程中，受到空气阻 力和向心力的作用，形成圆周运动。
叶片形状与风向
电风扇叶片的形状和角度影响风的流向和 风速，进而影响室内温度和舒适度。
安全使用注意事项
使用电风扇时应注意安全，避免叶片伤人 和损坏电器。
旋转木马的转动
01
02
03
旋转木马原理
旋转木马通过电机驱动， 使木马座椅围绕中心轴做 圆周运动。
度也不断变化。
04
生活中的圆周运动
自行车轮的转动
自行车轮转动
自行车轮在行驶过程中，轮子边缘各点到 圆心的距离保持不变，形成圆周运动。
摩擦力作用
自行车轮与地面接触点处的摩擦力提供向 心力，使自行车能够稳定行驶。
速度与角速度关系
自行车轮的转速与车速成正比，即角速度 与线速度成正比。
电风扇的转动
电风扇转动原理
《生活中的圆周运动》ppt课 件
CONTENTS
• 圆周运动的定义与基本性质 • 匀速圆周运动 • 非匀速圆周运动 • 生活中的圆周运动 • 圆周运动的实际应用
01
圆周运动的定义与基本性质
圆周运动的定义
总结词
描述物体绕圆心做曲线运动的轨迹
详细描述
圆周运动是指物体围绕一个固定点（圆心）做曲线运动，其轨迹形成一个圆或 椭圆。这种运动是日常生活中常见的，如钟表指针的转动、自行车轮的转动等 。
叶片形状与风向
电风扇叶片的形状和角度影响风的流向和 风速，进而影响室内温度和舒适度。
安全使用注意事项
使用电风扇时应注意安全，避免叶片伤人 和损坏电器。
旋转木马的转动
01
02
03
旋转木马原理
旋转木马通过电机驱动， 使木马座椅围绕中心轴做 圆周运动。
度也不断变化。
04
生活中的圆周运动
自行车轮的转动
自行车轮转动
自行车轮在行驶过程中，轮子边缘各点到 圆心的距离保持不变，形成圆周运动。
摩擦力作用
自行车轮与地面接触点处的摩擦力提供向 心力，使自行车能够稳定行驶。
速度与角速度关系
自行车轮的转速与车速成正比，即角速度 与线速度成正比。
电风扇的转动
电风扇转动原理
《生活中的圆周运动》ppt课 件
CONTENTS
• 圆周运动的定义与基本性质 • 匀速圆周运动 • 非匀速圆周运动 • 生活中的圆周运动 • 圆周运动的实际应用
01
圆周运动的定义与基本性质
圆周运动的定义
总结词
描述物体绕圆心做曲线运动的轨迹
详细描述
圆周运动是指物体围绕一个固定点（圆心）做曲线运动，其轨迹形成一个圆或 椭圆。这种运动是日常生活中常见的，如钟表指针的转动、自行车轮的转动等 。
生活中的圆周运动课件33张PPT
二、凹桥
公路在通过小型水库泄洪闸的下游时常常要修建凹形路面，也叫“过水路 面”。汽车通过凹形路面的最低点时（图 6.4-5），车对地面的压力比汽车所 受的重力大些还是小些？同学们可以仿照上面的方法自己进行分析。
1、凹形桥
在凹形桥（路面）最低点： FN
mg=
mv2 R
，
FN =mg +
mv2 R
4、(多选)一质量为 2.0×103 kg 的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的最大静摩擦力为 1.6×104 N，当汽车经过半径为 100 m 的弯道时，下列判断正确的是( )
A．汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力 B．汽车转弯的速度为 30 m/s 时所需的向心力为 1.6×104 N
解析：选 A 列车正常转弯时的向心力为 mgtan θ＝mRv2，由于 θ 很小，故 tan θ≈sin θ＝Lh，
解得 v＝
gRh， L
当 v＞
gRh时，列车需要更大的向心力，所以轮缘挤压外轨． L
2、如图所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为 10 m/s 时，车对桥顶的压力为
车重的34，如果要使汽车在桥面行驶至桥顶时，对桥面的压力为零，则汽车
6.4 生活中的圆周运动
一、火车转弯
（一）摩托车转弯和汽车转弯
（二）火车转弯
1、了解轮缘
2、向心力的来源 转弯处外轨道略高于内轨道，适当选择内外轨的高度差，可使转弯时所需的向心力几乎完全
高中物理(新人教版)必修第二册：生活中的圆周运动【精品课件】
轮缘受到外轨向内的挤压力, 外轨易损坏。
F 合
FF
1 2 mg
（3）如果火车行驶速度v<v0
铁路弯道处超速是火车脱
轮缘受到内轨向外的挤压力, 内轨易损坏。 轨和翻车的主要原因。
一、火车转弯
问题3
观看视频。高速公路转弯处和场地自行车比赛的赛道，路面往往有一 定的斜度。说说这样设计的原因？
一、火车转弯
由牛顿第二定律得：
mg
FN
m
v2 r
故
Fra Baidu bibliotek
FN
mg
m
v2 r
由此可知：弹力FN的大小和方向随着经最高点时速度v的大小的变 化而变化。
四、竖直面内圆周运动的临界问题
02 轻杆（或管道）——小球组成有支撑的物理模型（称为“轻杆模型”）
（1）小球恰好能达到最高点的临界条件是：v0 0 ，FN mg故而V0>0
课堂小结
铁路的弯道
1．讨论向心力的来源 2．外轨高于内轨时重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力 3．讨论：为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制?
生 活
汽车过拱形桥和凹形桥
1．思考：汽车过拱形桥时，对桥面的压力 与重力谁大?
2．圆周运动中的超重、失重情况．
中
的
圆
航天器中的失重现象
周
运 动
F 合
FF
1 2 mg
（3）如果火车行驶速度v<v0
铁路弯道处超速是火车脱
轮缘受到内轨向外的挤压力, 内轨易损坏。 轨和翻车的主要原因。
一、火车转弯
问题3
观看视频。高速公路转弯处和场地自行车比赛的赛道，路面往往有一 定的斜度。说说这样设计的原因？
一、火车转弯
由牛顿第二定律得：
mg
FN
m
v2 r
故
Fra Baidu bibliotek
FN
mg
m
v2 r
由此可知：弹力FN的大小和方向随着经最高点时速度v的大小的变 化而变化。
四、竖直面内圆周运动的临界问题
02 轻杆（或管道）——小球组成有支撑的物理模型（称为“轻杆模型”）
（1）小球恰好能达到最高点的临界条件是：v0 0 ，FN mg故而V0>0
课堂小结
铁路的弯道
1．讨论向心力的来源 2．外轨高于内轨时重力与支持力的合力是使火车转弯的向心力 3．讨论：为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制?
生 活
汽车过拱形桥和凹形桥
1．思考：汽车过拱形桥时，对桥面的压力 与重力谁大?
2．圆周运动中的超重、失重情况．
中
的
圆
航天器中的失重现象
周
运 动
人教版高中物理必修二：5.7《生活中的圆周运动》(共29张)PPT课件
当v<v0时： 轮缘受到内轨向外的挤压力, 内轨易损坏。
背景问题2：汽车过桥
◆圆周运动(Circular motion)
汽车过桥问题
生 活 中 的 圆 周 运 动
汽车过桥问题
1.求汽车以速度v过半径为r 的拱桥最高点时对拱桥的压力？
【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动的
N
向心力，由牛顿第二定律得：
是使火车转弯的向心力B轮缘 2转弯处的半径和火车运行速度的条件限制.
火车转弯规定: v临界 Rg tan
v过大时:外侧轨道与轮之间有弹力 v过小时:内侧轨道与轮之间有弹力
二.拱形桥1. 汽车过拱形桥时,对桥面的压力与重力比较
2.圆周运动中的超重、失重情况．
三.航天器中的失重现象重力提供自身做圆周运动向心力
四.离心运动
1.离心现象的分析与讨论．
22.离021心/1/3运0 动的应用和防止．-
27
处理圆周运动问题的基本思路：
1）找到圆周运动的圆平面，确定圆心找到半径 2）受力分析，找到向心力的来源；
3）利用向心力公式Fn=man列方程求解
实质是牛顿第二定律 在圆周运动中的应用 只不过这里的加速度 是向心加速度。
背景问题4 离心运动
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。
《生活中圆周运动》课件
实例2
在汽车转弯时，驾驶员会减速或调整方向盘来改变汽车 的运动状态，以保持汽车的稳定。
利用离心运动原理，通过高速旋转将水分从衣物中甩出。
详细描述
洗衣机在洗涤过程中，内桶高速旋转，带动衣物和水一起做圆周运动。在离心力的作用 下，水被甩向内桶的四周，通过排水孔排出，而衣物则在内桶的中央集中，从而达到脱
水的目的。
旋转木马的离心力
总结词
旋转木马利用离心力将游客稳定在座位上。
详细描述
旋转木马在旋转时，游客和座位一起做圆周 运动，产生向外的离心力。离心力与座位对 游客的约束力相互平衡，使游客能够稳定地
实例
在自行车行驶过程中，自行车转弯时，车速过快会导致 向心力不足而侧滑。
向心加速度与向心力的关系
关系描述
向心加速度的大小与向心力成正比，与质量成反比。
实例
在游乐场中的旋转木马，随着旋转速度的增加，乘客 感受到的离心力也越大。
向心加速度在生活中的应用实例
实例1
在火车转弯时，为了防止侧翻，火车轮缘会施加一个 向内的力来提供向心力，使火车顺利转弯。
坐在座位上。
离心机的工作原理
要点一
总结词
利用离心运动分离不同密度的物质。
要点二
详细描述
离心机工作时，转子高速旋转，使转子内的物质做圆周运 动并产生离心力。不同密度的物质在离心力的作用下，会 以不同的速度向转子外缘移动，从而实现分离。离心机常 用于分离混合溶液中的固体颗粒、细胞和蛋白质等。
《5.7 生活中的圆周运动》课件(人教版必修2)
v2 FN ' m g m m g R
G
超重
研究与讨论
1、若速度过快，汽车做何 种运动？
提供的向心力不足，做离心 运动，离开桥面做平抛运动 2、有无可能做这样的运动？ 若可能应满足怎样的条件？ v2 FN m g m r FN 0
v gr
FN G
拓展部分
竖直平面内的圆周运动 1、杆模型 2、绳模型 3、轨道模型
例7、如图所示，质量可以不计的细杆的一端固定 着一个质量为m的小球，另一端能绕光滑的水平轴O转 动。让小球在竖直平面内绕轴O做半径为 l 的圆周运 动，小球通过最高点时的线速度大小为v。下列说法中 正确的是( BCD )
A、v不能小于
gl
B、v＝ gl 时，小球与细杆之间无弹力作用 C、v大于 gl 时，小球与细杆之间的弹力随v增大而增大 D、v小于 gl 时，小球与细杆之间的弹力随v减小而增大
v
gL 2
m v2 mg F , L
3gL v 2
杆儿模型：
当N＝mg 时
v
Biblioteka Baidu
FN F mg
v临界 能过最高点的临界条件： ？ ＝0
当速度V>
gr 时, 杆儿对小球是拉力. v2 F mg m r gr 时, 杆儿对小球是支持力.
v2 mg N m r
生活中的圆周运动 课件
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，如图所示，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 gRtan θ，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 C．这时铁轨对火车的支持力等于cmosgθ D．这时铁轨对火车的支持力大于cmosgθ
心力公式 F 向＝mRv2可得 v＝ gRtan θ．此时转弯所需要的向心力 完全由重力和支持力的合力提供，因此这个速度通常也叫做转弯 处的规定速度． ②车轮轮缘所受侧压力分析 假设火车弯道处规定行驶速度为 v0，火车以不同的速度 v 行驶时， 轮缘所受侧压力分析如下： 轮缘火车行驶速度v＝v0时，内外轨道对轮缘无侧压力 受力火 火车 车行 行驶 驶速 速度 度vv><vv00时 时， ，外 内轨 轨道 道对 对轮 轮缘 缘有 有侧 侧压 压力 力
2．合力与向心力的关系 (1)若 F 合＝mrω2 或 F 合＝mvr2，物体做匀速圆周运动，即“提供” 恰好满足“需要”． (2)若 F 合>mrω2 或 F 合>mvr2，物体做半径变小的近心运动，即“提 供过度”，也就是“提供”大于“需要”． (3)若 F 合<mrω2 或 F 合<mvr2，则合力不足以将物体拉回到原轨道 上，而做离心运动，即“需要”大于“提供”或“提供不足”．
二、拱形桥
1．汽车过凸形桥
物理必修2人教版 5.7生活中的圆周运动 (共20张PPT)
FaN’
最低点 G
FN'
mgmv2 R
说一说：
汽车不在拱形桥的最高或最低点 时，它的运动能用上面方法求解吗？
mgcosFN
mv2 R
θ R
研究与讨论
FN
1、汽车在拱桥的最高点，若速度 不断增大，会发生什么现象？
最高点
G
2、有无可能做这样的运动？
FN
mgmv2 R
失重
若可能应满足怎样的条件？
FN
mg
v2 FN m
R
研究讨论:
1、如何减轻火车对轨道的侧压力？ N
F合
G
火车以半径R= 900 m转弯，火车
FN
质量为8×105kg ，速度为30m/s，火车
轨距l=1.4 m，为了使铁轨不受轮缘的挤
压，轨道应该垫的高度h？
解：火车做圆周运动
Fn
由力的关系得： Fn tan
mg
由向心力公式得：Fn
m v2 r
FN 0
FN
v gr
G
研究圆周运动的要点
从“供”“需”两方面来进行研究 “供”——分析物体受力，求沿半径方向的
合外力 “需”——确定物体轨道，定圆心、找半径、
用公式，求出所需向心力 “供”“需”平衡做圆周运动
课wenku.baidu.com反馈：
1、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？
人教版高一物理必修第二册：生活中的圆周运动课件
νF<mrω 2 F o
18
质点在细绳作用下在竖直面内做圆周运动
知识拓展 (非匀速圆周运动)
19
Tmg过最高点的最小速度是多大?T
mg
O
20
【例题1】如图所示,一质量为m=2kg的小球,在半径大小为R=1.6m的轻绳子作用下在竖直平面内做圆周运动。(1) 小球恰好经过最高点的速度V2=？此时最低点要给多大的初速度V1=？(2)若在最低点的速度V1=10m/s,则在最高点绳的拉力为多大？ mg O T
【例题3】长度为0.5m的轻质细杆， A端有一质量为3kg的小球，以O点为圆心，在竖直平面内做圆周运动，如图所 示，小球通过最高点时的速度为2m/s，取g=10m/s2 ，则
此时轻杆OA将( B )A．受到6.0N的拉力 B．受到6.0N的压力 C．受到24N的拉力 D．受到54N的拉力
30
小结：圆周运动问题实质是牛顿定律的在曲线运动中的应用。 解决圆周运动问题的关键是对 作圆周运动的物体进行受力分 析，找到指向圆心的合力(可 以是一个力或几个力的合力) 即向心力。
Nα
mg
α
d
h
13
圆四、火车以某一速度v通过某弯道时，关于内、外轨道受侧压力 作用情况，下面分析正确 的是 (BC)A.若火车速度小于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行 轨道平面向内B.若火车速度大于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行 轨道平面向外C.当火车质量改变时，安全速率也将改变
生活中的圆周运动课件
设计一个旋转的球体
利用圆周运动原理设计一个旋转的球体，球体中的小球随着球体的 旋转而移动，挑战者需要在球体中寻找出口。
设计一个旋转的滑梯
利用圆周运动原理设计一个旋转的滑梯，挑战者需要在滑梯中体验旋 转的感觉。
感谢您的观看
THANKS
提高圆周运动效率的方法
减小阻力
在圆周运动中，阻力会消耗物体的机械能，因此减小阻力可以提 高运动效率。
增大向心力
向心力是使物体做圆周运动的力，增大向心力可以提高物体的运 动速度和半径，从而提高运动效率。
结论
通过减小阻力和增大向心力可以提高圆周运动的效率。
06 圆周运动中的趣味实验与 挑战活动
利用圆周运动原理设计的趣味实验
自行车轮的运动
自行车轮的转动也是典型 的匀速圆周运动，角速度 和线速度都保持恒定。
汽车轮胎的运动
汽车轮胎的转动是变速圆 周运动，角速度和线速度 都在不断变化。
05 圆周运动中的能量转化与 守恒
机械能守恒定律在圆周运动中的应用
定义
01
机械能守恒定律是指在只有重力或弹力做功的物体系统内，动
能与势能可以相互转化，但总能量保持不变。
线加速度
变速圆周运动中，线加速度的大小和方向也是变 化的，表示物体在单位时间内沿圆周运动轨迹移 动的距离的变化量和方向。
向心合力
变速圆周运动中，向心合力的大小和方向也是变 化的，表示物体在圆周运动中受到的指向圆心的 合力的变化量和方向。
利用圆周运动原理设计一个旋转的球体，球体中的小球随着球体的 旋转而移动，挑战者需要在球体中寻找出口。
设计一个旋转的滑梯
利用圆周运动原理设计一个旋转的滑梯，挑战者需要在滑梯中体验旋 转的感觉。
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THANKS
提高圆周运动效率的方法
减小阻力
在圆周运动中，阻力会消耗物体的机械能，因此减小阻力可以提 高运动效率。
增大向心力
向心力是使物体做圆周运动的力，增大向心力可以提高物体的运 动速度和半径，从而提高运动效率。
结论
通过减小阻力和增大向心力可以提高圆周运动的效率。
06 圆周运动中的趣味实验与 挑战活动
利用圆周运动原理设计的趣味实验
自行车轮的运动
自行车轮的转动也是典型 的匀速圆周运动，角速度 和线速度都保持恒定。
汽车轮胎的运动
汽车轮胎的转动是变速圆 周运动，角速度和线速度 都在不断变化。
05 圆周运动中的能量转化与 守恒
机械能守恒定律在圆周运动中的应用
定义
01
机械能守恒定律是指在只有重力或弹力做功的物体系统内，动
能与势能可以相互转化，但总能量保持不变。
线加速度
变速圆周运动中，线加速度的大小和方向也是变 化的，表示物体在单位时间内沿圆周运动轨迹移 动的距离的变化量和方向。
向心合力
变速圆周运动中，向心合力的大小和方向也是变 化的，表示物体在圆周运动中受到的指向圆心的 合力的变化量和方向。
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2 v mg－FN＝m r 2 v FN ＝mg－m r
当 v＝ gr 时，座舱对航天员的支持力FN＝0 ， 航天员处于完全失重。
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。
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？
交流讨论：
交流讨论；
（4）如果拱桥的半径增大到与地球半径Ｒ一样，汽车要 在地面上腾空，速度要多大？（已知地球半径为6400km ）
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 。试计算 航天员受到的座椅对他的支持力。
人民教育出版社
物理 必修2
5.7 生活中的圆周运动
过山车
摩天轮
ห้องสมุดไป่ตู้
旋转椅
汽车过拱桥
火车转弯
火车水平转弯时情况分析(内外轨道 一样高)
F向心力的来源 由外侧轨道对车轮轮
mv 2 缘的挤压力F提供,F= R
FN
F
mg
弊端分析
火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与 外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损。
1、做圆周运动的物体一旦向心力突然消失，它 会怎样运动？为什么？
2、如果物体受到的合外力不足以提供向心力， 它会怎样运动？为什么？
离心运动：
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 向心力的情况下，就做逐渐 远离圆心的运动。这种运动 叫做离心运动。
物体做离心运 动的条件：
F合 0或 F合 mr
2
离心运动的应用： 离 心 脱 水
离心制管技术
离 心 分 离
离心运动的危害及防止
1）汽车、火车转弯时速度太快会离 心运动而翻车;防止办法：减速、路 面（轨道）筑成外高内低的斜坡。 2）高速转动的砂轮和飞轮破裂;限速度
水流星：
FN
G
总结回顾：
作业： 根据本节所学内容，会解释生活中遇到 的圆周运动。
解决办法
N
F
θ
θ
合
mg 如果实际速度太大,
如果实际速度太小, 外 轨对轮缘有侧压力 内 轨对轮缘有侧压力
汽车过桥
FN
拱形桥
V
R
mg
v FN m g m m g R
2
例1、有一辆质量m为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m 的拱桥。（g取10m/s2） （1）汽车到达桥顶时速度为5m/s，汽车对桥的压力是多 大？ （2）汽车以多大速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而 腾空？ （3）汽车对地面的压力过小是不安全的.因此从这个角 度讲，汽车过桥时的速度不能过大。对于同样的车速， 拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？
当 v＝ gr 时，座舱对航天员的支持力FN＝0 ， 航天员处于完全失重。
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。
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？
交流讨论：
交流讨论；
（4）如果拱桥的半径增大到与地球半径Ｒ一样，汽车要 在地面上腾空，速度要多大？（已知地球半径为6400km ）
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 。试计算 航天员受到的座椅对他的支持力。
人民教育出版社
物理 必修2
5.7 生活中的圆周运动
过山车
摩天轮
ห้องสมุดไป่ตู้
旋转椅
汽车过拱桥
火车转弯
火车水平转弯时情况分析(内外轨道 一样高)
F向心力的来源 由外侧轨道对车轮轮
mv 2 缘的挤压力F提供,F= R
FN
F
mg
弊端分析
火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与 外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损。
1、做圆周运动的物体一旦向心力突然消失，它 会怎样运动？为什么？
2、如果物体受到的合外力不足以提供向心力， 它会怎样运动？为什么？
离心运动：
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 向心力的情况下，就做逐渐 远离圆心的运动。这种运动 叫做离心运动。
物体做离心运 动的条件：
F合 0或 F合 mr
2
离心运动的应用： 离 心 脱 水
离心制管技术
离 心 分 离
离心运动的危害及防止
1）汽车、火车转弯时速度太快会离 心运动而翻车;防止办法：减速、路 面（轨道）筑成外高内低的斜坡。 2）高速转动的砂轮和飞轮破裂;限速度
水流星：
FN
G
总结回顾：
作业： 根据本节所学内容，会解释生活中遇到 的圆周运动。
解决办法
N
F
θ
θ
合
mg 如果实际速度太大,
如果实际速度太小, 外 轨对轮缘有侧压力 内 轨对轮缘有侧压力
汽车过桥
FN
拱形桥
V
R
mg
v FN m g m m g R
2
例1、有一辆质量m为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m 的拱桥。（g取10m/s2） （1）汽车到达桥顶时速度为5m/s，汽车对桥的压力是多 大？ （2）汽车以多大速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而 腾空？ （3）汽车对地面的压力过小是不安全的.因此从这个角 度讲，汽车过桥时的速度不能过大。对于同样的车速， 拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？