水平面内的匀速圆周运动PPT讲稿
合集下载
4.2水平面内的匀速圆周运动专题
sin L
tan Mg
很小，因此 sin tan
h
L
h F 综合有 ， L Mg 2 又因为F M R
ghR L
实际中，铁轨修好以后h、R、L确定，g又为 定值，所以火车转弯时的车速为一定值。 1、当火车行驶速率 轨道对轮缘都没有压力
ghR 时，F=F向，内外 L ghR 时，F〈F向，外轨 L ghR 时，F〉F向，内轨 L
几 种 常 见 的 匀 速 圆 周 运 动 受 力
O
FT θ
圆 锥 摆
FN r F静 mg
转盘
F合 O' mg
火车 F N 转弯
F静 F合
R O O
θ
FN mg
mg
θ
滚 筒
r
1、火车在平直的轨道上匀速行驶时，所 受的合力等于零。
2、火车转弯时，火车做曲线运动，所受的 合外力不等于零，合外力又叫向心力，方 向指向圆心。 外轨对轮缘的弹 力就是使火车转 弯的向心力
四、水平面内圆周运动中的动力学分析
• 例.长为L的细线，拴一质量为m的小球，一端固定 于O点，让其在水平面内做匀速圆周运动(这种运 动通常称为圆锥摆)，如图所示，摆线L与竖直方 向的夹角为α.求： • (1)线的拉力大小； • (2)小球运动的线速度的大小； • (3)小球运动的角速度大小及周期．
3．供需关系与运动
如图所示，F为实际提供 的向心力，则:
2r F ＝ mω (1) 当____________时，物体做匀速圆周运动；
F＝0 时，物体沿切线方向飞出； (2) 当____________
2r F < mω (3) 当____________时，物体逐渐远离圆心； 2r F > mω (4) 当____________时，物体逐渐靠近圆心。
tan Mg
很小，因此 sin tan
h
L
h F 综合有 ， L Mg 2 又因为F M R
ghR L
实际中，铁轨修好以后h、R、L确定，g又为 定值，所以火车转弯时的车速为一定值。 1、当火车行驶速率 轨道对轮缘都没有压力
ghR 时，F=F向，内外 L ghR 时，F〈F向，外轨 L ghR 时，F〉F向，内轨 L
几 种 常 见 的 匀 速 圆 周 运 动 受 力
O
FT θ
圆 锥 摆
FN r F静 mg
转盘
F合 O' mg
火车 F N 转弯
F静 F合
R O O
θ
FN mg
mg
θ
滚 筒
r
1、火车在平直的轨道上匀速行驶时，所 受的合力等于零。
2、火车转弯时，火车做曲线运动，所受的 合外力不等于零，合外力又叫向心力，方 向指向圆心。 外轨对轮缘的弹 力就是使火车转 弯的向心力
四、水平面内圆周运动中的动力学分析
• 例.长为L的细线，拴一质量为m的小球，一端固定 于O点，让其在水平面内做匀速圆周运动(这种运 动通常称为圆锥摆)，如图所示，摆线L与竖直方 向的夹角为α.求： • (1)线的拉力大小； • (2)小球运动的线速度的大小； • (3)小球运动的角速度大小及周期．
3．供需关系与运动
如图所示，F为实际提供 的向心力，则:
2r F ＝ mω (1) 当____________时，物体做匀速圆周运动；
F＝0 时，物体沿切线方向飞出； (2) 当____________
2r F < mω (3) 当____________时，物体逐渐远离圆心； 2r F > mω (4) 当____________时，物体逐渐靠近圆心。
课件《水平面内的匀速圆周运动实例分析》
科学研究中的应用
天文望远镜的跟踪系统
天文望远镜的跟踪系统中的转动部分，需要保持稳定的角速度和方向，以实现对天体的精确跟踪和观 测。
物理实验中的旋转运动
在物理实验中，经常需要模拟各种旋转运动，如陀螺、旋转磁场等实验，这些都需要用到匀速圆周运 动的原理。
05
总结与回顾
本章重点回顾
01
02
03
04
匀速圆周运动的定义和特点
律。
适用对象
本课件适用于高中和大学物理课程 的学生，特别是对匀速圆周运动有 疑问和困惑的学生。
教学目标
通过本课件的学习，学生将能够掌 握水平面内的匀速圆周运动的基本 原理、公式和实例分析，提高解决 实际问题的能力。
学习目标
01
02
03
知识目标
掌握匀速圆周运动的基本 概念、公式和定理，了解 其在水平面内的应用。
游乐场中的旋转木马通常由一根中心 轴驱动，木马围绕中心轴进行匀速圆 周运动。乘客坐在木马上，随着木马 的转动体验旋转带来的刺激和乐趣。
04
水平面内的匀速圆周运动的应 用
日常生活中的应用
钟表指针的转动
钟表指针的转动是一种典型的匀速圆周运动，通过保持一定的角速度，使指针能 够在一定时间内完成一整圈的转动。
。
陀螺的旋转
陀螺绕自身轴线做匀速圆周运动 ，进动现象在生活中也有应用。
03
水平面转动是水平面内的匀速圆周运动的一个典型实例。
详细描述
当自行车向前行驶时，车轮在水平面内进行匀速圆周运动，轮轴心为圆心，轮 半径为半径。车轮的转动速度与自行车的前进速度相互垂直，形成相对静止的 状态。
自行车轮的转动
自行车轮的转动也是一种匀速圆周运动，通过轮轴的转动，实现自行车的前进。
课题匀速圆周运动(共18张PPT)
υ2 a= r
=ω2r=
4π2r T2
② 指向圆心 ③ 描述线速度方向改变的快慢
6、向心力：
① 产生向心加速度，改变线速度的方向 ② 沿半径方向所有力的合力
③
υ2 F= man = m r
= mω2r = m
4π2r T2
④ 时刻指向圆心，方向不断改变
⑤ 不做功
因为向心力始终与线速度方向垂直
第2页，共18页。
= mω2r = m
4π2r T2
④ 时刻指向圆心，方向不断改变
② 沿半径方向所有力的合力
⑤ 不做功
因为向心力始终与线速度方向垂直
答案： A
方法总结： 同轴转动角速度相等，皮带传动线速度相等
第3页，共18页。
例2、用一根细绳，一端系住一个质量为的小球，另一端悬在光滑水平桌 面上方处，绳长大于，使小球在桌面上做如图所示的匀速圆周运动，求 若使小球不离开桌面，其转轴的转速最大值是（ A ）
第10页，共18页。
二、圆周运动及向心力来源：
1、匀速圆周运动：
①性质：线速度大小不变的圆周，变加速曲线运动
②加速度：大小不变，指向圆心，方向时刻改变
③向心力：大小不变，指向圆心，方向时刻改变
④质点做匀速圆周运动的条件：合力大小不变总等向心力
⑤下列做匀速圆周运动的向心力分别是：
5kg的杯子里盛有1kg的水，用绳子系住水杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动半径为1m，水杯通过最高点2）。
A．绳的拉力突然变小
B．绳的拉力突然变大
C．绳的拉力没有变化
D．无法判断拉力有何变化
思考：①车厢突然制动时，重球会怎样运动？ ②什么力提供向心力？
第5页，共18页。
匀速圆周运动应用PPT教学课件
碳循环示意图
全球碳循环
• 自然界中绝大多数的碳并非储存于生物体内， 而是储存于大量的地壳沉积岩中。一方面沉积 岩中的碳因自然和人为的各种化学作用分解后 进入大气和海洋；另一方面生物体死亡以及其 他各种含碳物质又不停地以沉积物的形式返回 地壳中，由此构成了全球碳循环的一部分。碳 的生物循环虽然对地球的环境有着很大的影响， 但是从以百万年计的地质时间上来看，缓慢变 化的碳的地球化学大循环才是地球环境最主要 的控制因素。
桥最低点时对桥的压力（如图）。
这时的压力比汽车的重量大还是小？
G
解析： 汽车竖直方向受两个力:G、F
mv 2 F–G= r
mv 2 F=G+ r
F’=F > G 超重
F越大,轮胎的形变越大,易爆胎
运用向心力公式解题的步骤：
（1）明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周 运动，找到圆心和半径。
（2）确定研究对象在某个位置所处的状态，进行 具体的受力分析，分析是哪些力提供了向心力。 （3）建立以向心方向为正方向的坐标，据向心力 公式列方程。
课堂练习：
1、用绳系一个小球，使它在光滑水平桌面上 做匀速圆周运动，小球受几个力的作用？有人 说，受4个力的作用：重力、桌面的支持力、 绳的拉力、向心力。这种分析对吗？为什么？
不对，受三个力作用
向心力（绳的拉力）是它们的合力 O
2、把一个小球放在玻璃漏斗里， 晃动几下漏斗，可以使小球沿光滑 的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆 周运动（如图）。小球的向心力是 由什么力提供的？
匀速圆周运动的实例分析
教学目标：
1、进一步理解向心力是物体沿 半径方向的合外力。
2、进一步理解向心力、向心加 速度的公式也适用于变速圆周运动 (各物理量必须为同一时刻的瞬时 值)。
水平(竖直)面内的匀速圆周运动PPT课件
（2）杆AB段此时受到的拉力。
B
C
精选
作业题
D.从b到a的过程中，物块处于超重状态
补充：在哪个位置摩擦力最大，在哪个位置支持 力最大，在哪个位置支持力最小？
精选
作业题
5、如图所示，质量为m=0.1kg的小球和A、B两根细
绳相连，两绳固定在细杆的A、B两点，其中A绳长
LA=2m，当两绳都拉直时，A、B两绳和细杆的夹角 q1=30°，q2=45°，g=10m/s2．求：
B 45°
C
C
精选
C
一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直
方向，母线与轴间的夹角θ=300，如图所示。一长为l的
轻绳，一端固定在圆锥体的定点O处，另一端拴一质量
为m的小球，小球以速率v绕锥体做水平的匀速圆周运动。
求：
O
(1)当v 1 gl 时，绳对物体的拉力？ 6
300
(2)当v 1 gl 时，绳对物体的拉力？ 2
解析：选ABC. 由an=ω2r知A项对；由Fn=mω2r及mA＞mB知B项对；由 μmg=mω2r知，C项对D项错.精选
o
m
精选
M o
m
精选
如图所示，质量相等的小球A、B分别固定 在轻杆OB的中点及端点，当杆在光滑水 平面上绕O点匀速转动时，求杆的OA段 及AB段对球的拉力之比？
解析: A、B小球受力如图所示，在竖直方向上A与B处于平衡状态．在水平 方向上根据匀速圆周运动规律：TA-TB=mω2OA，TB=mω2OB， OB=2OA 解之得：TA∶TB = 3∶2
精选
精选
精选
精选
FN
F
F
mg
h
L
精选
描述匀速圆周运动物理量PPT
02
旋转木马的旋转周期可以根据需要进行调 整，通常在几分钟到十几分钟之间。
03
旋转木马的线速度和角速度也都可以根据 需要进行调整。
04
游客在旋转木马上可以享受到旋转带来的 刺激和乐趣。
电风扇的转动
01
电风扇是一种常见的家用电器， 用于产生气流进行降温。
02
电风扇的叶片通常呈细长的形状 ，通过快速旋转来产生气流。
描述物体在圆周上运动快慢的物理量。
线速度的大小表示物体沿圆周运动的 快慢程度，其方向沿圆周的切线方向。 在匀速圆周运动中，线速度的大小恒 定，方向时刻变化。
角速度
描述物体绕圆心旋转快慢的物理量。
角速度的大小表示物体绕圆心旋转的快慢程度，其单位是弧度/秒。在匀速圆周运动中，角速度的大小 恒定，方向保持不变。
02
地球自转的方向是自西向东，从北极上空看呈逆时针方向旋转，从南 极上空看呈顺时针方向旋转。
03
地球自转的线速度在不同纬度处是不一样的，在赤道处线速度最大， 两极处最小。
04
地球自转的角速度是恒定的，为每小木马是一种游乐设施，通过电力驱动 旋转木马上的座椅绕中心轴旋转。
旋转机械的动力学分析
为了确保旋转机械在各种工况下的稳定运行，需要进行动力学分析， 以了解机械在不同转速和负载下的动态特性。
旋转机械的故障诊断
通过监测旋转机械的振动、声音和其他参数，可以诊断机械是否存 在故障或异常，并及时采取措施进行维护和修复。
天体的运动规律研究
天体的轨道运动
天体的运动规律是研究天文学的重要内容之一，通过研究天体的轨 道运动，可以了解天体的位置、速度和加速度等参数。
轮胎的抓地力
为了提高车辆的操控性能和安全 性，轮胎的抓地力是关键因素之 一，需要合理的设计以确保最佳 的抓地效果。
《水平面内的匀速圆周运动》图文课件-人教版高中物理必修2
图 4－3－14
解析：设 O 到小球所在水平面的距离为 h，对球 进行受力分析如图所示，得 4π F 向＝F 合＝mg· tan α＝m 2 · h· tan α， T 解得 T＝ 4π h ，故周期与 α 角无关，则选项 A 对， B 、 C 错。 g
2 2
mg 又知 F 拉＝ ，故绳的拉力不同，选项 D 错。 答案：A cos α
【突破训练 2】 如图 6 所示， 一个竖直放 置的圆锥筒可绕其中心轴 OO′转动， 筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为 R 和 H，筒内壁 A 点的高度为筒高的 一半， 内壁上有一质量为 m 的小物块， 求： (1)当筒不转动时，物块静止在筒壁 A 点受到的摩擦力和支持力的大小； (2)当物块在 A 点随筒匀速转动，且其 所受到的摩擦力为零时， 筒转动的角速度．
(3)摩擦力的方向与 ω 的大小之间存在什么关系？
提示：当ω＝(1＋k)ω0时，摩擦力方向沿罐壁切线向 下；当ω＝(1－k)ω0时，摩擦力方向沿罐壁切线向上。
[解析] (1)当 ω＝ω0 时，小物块受重力和支持力，由牛顿 第二定律得：mgtan θ＝mω02r 其中 r＝Rsin θ 解得 ω0＝ 2g R
an 如图，tan θ＝ ，而 B 的向心加速度较 g D．悬挂 A 的缆绳所受的拉力比悬挂 B 的小 大，则 B 的缆绳与竖直方向夹角较大， r
B
rA 图10
mg 缆绳拉力 T＝ ，则 TA<TB，所以 C cos θ 项错， D 项正确．
自主合作探究
[典例] 如图 4－3－13 所示，一个内壁光滑 的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动， 有两个质量相同的小球 A 和 B 紧贴着内壁分别在图 中所示的水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( A．球 A 的线速度必定大于球 B 的线速度 B．球 A 的角速度必定大于球 B 的角速度 C．球 A 的运动周期必定小于球 B 的运动周期 D．球 A 对筒壁的压力必定大于球 B 对筒壁的压力 )
解析：设 O 到小球所在水平面的距离为 h，对球 进行受力分析如图所示，得 4π F 向＝F 合＝mg· tan α＝m 2 · h· tan α， T 解得 T＝ 4π h ，故周期与 α 角无关，则选项 A 对， B 、 C 错。 g
2 2
mg 又知 F 拉＝ ，故绳的拉力不同，选项 D 错。 答案：A cos α
【突破训练 2】 如图 6 所示， 一个竖直放 置的圆锥筒可绕其中心轴 OO′转动， 筒内壁粗糙，筒口半径和筒高分别为 R 和 H，筒内壁 A 点的高度为筒高的 一半， 内壁上有一质量为 m 的小物块， 求： (1)当筒不转动时，物块静止在筒壁 A 点受到的摩擦力和支持力的大小； (2)当物块在 A 点随筒匀速转动，且其 所受到的摩擦力为零时， 筒转动的角速度．
(3)摩擦力的方向与 ω 的大小之间存在什么关系？
提示：当ω＝(1＋k)ω0时，摩擦力方向沿罐壁切线向 下；当ω＝(1－k)ω0时，摩擦力方向沿罐壁切线向上。
[解析] (1)当 ω＝ω0 时，小物块受重力和支持力，由牛顿 第二定律得：mgtan θ＝mω02r 其中 r＝Rsin θ 解得 ω0＝ 2g R
an 如图，tan θ＝ ，而 B 的向心加速度较 g D．悬挂 A 的缆绳所受的拉力比悬挂 B 的小 大，则 B 的缆绳与竖直方向夹角较大， r
B
rA 图10
mg 缆绳拉力 T＝ ，则 TA<TB，所以 C cos θ 项错， D 项正确．
自主合作探究
[典例] 如图 4－3－13 所示，一个内壁光滑 的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动， 有两个质量相同的小球 A 和 B 紧贴着内壁分别在图 中所示的水平面内做匀速圆周运动，则下列说法正确的是( A．球 A 的线速度必定大于球 B 的线速度 B．球 A 的角速度必定大于球 B 的角速度 C．球 A 的运动周期必定小于球 B 的运动周期 D．球 A 对筒壁的压力必定大于球 B 对筒壁的压力 )
匀速圆周运动-PPT
38
【方法总结】 在解决此类问题时，要注意两点： 其一为在皮带传动装置中，如果皮带不打滑，则 轮子边缘的线速度大小相等，同一轮子上各点角 速度大小相等；其二要熟练掌握并能运用描述匀 速圆周运动的物理量之间的关系公式解题．
(2)定义：①周期T：做圆周运动的物体运动一周所 需的时间．单位s.
②频率f：做圆周运动的物体，在1 s内转过的圈数 叫频率．单位Hz.
③转速n：做圆周运动的物体，在单位时间内转过 的圈数．常用的单位有转每秒r/s；转每分，r/min.
18
特别提醒：周期性是匀速圆周运动的重要特 征．所谓周期性是指做匀速圆周运动的物体每经 过一定的时间，又回到原来的位置，其瞬时速度 的大小和方向也恢复到原来的大小和方向．转速 (n)是工程技术中常用的描述匀速圆周运动快慢的 物理量．
15
2．角速度 (1)物理意义：描述质点转过圆心角的快慢． (2)定义：质点做匀速圆周运动时，连接运动质点所 在的半径转过的角度 φ 跟所用时间 t 的比值，叫做 角速度． (3)大小：ω＝φt ，单位：rad/s. (4)对角速度的两点理解： ①角速度是一个矢量(高中阶段不讨论其方向)，在匀 速圆周运动中角速度是个恒量．
22
即时应用(即时突破，小试牛刀) 2．做匀速圆周运动的物体，10 s内沿半径为20 m的圆 周运动100 m，试求物体做匀速圆周运动时：(1)线速度 的大小；(2)角速度的大小；(3)周期的大小.
解析：(1)依据线速度的定义式 v＝lt可得， v＝lt＝11000 m/s＝10 m/s.
23
(2)依据 v＝ωr 可得：ω＝vr＝1200 rad/s＝0.5 rad/s. (3)依据 ω＝2Tπ可得：T＝2ωπ＝02.π5 s＝4π s.
新教科版高中物理必修二 2.1 匀速圆周运动 课件 (共14张PPT)
第五节 匀速圆周运动
一、匀速圆周运动
1什么叫匀速圆周运动？ 质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的 圆弧长度相等，这种运动就叫做匀速圆周运动
2匀速圆周运动特点:轨 迹是圆,速率不变
3匀速圆周运动性质:变速运动
二 描述匀速圆周运动快慢的物理量
1线速度 (1)定义:V=S/t 弧长 和时间的比值
(2)单位:米每秒(m/பைடு நூலகம்)
▪ 2、做匀速圆周运动的飞机，运动半径为 4000m，线速度为80m/s，则周期为 __3_1_4__s，角速度为__0_._02__rad/s．
▪ 3、自行车匀速行驶中，车轮绕轴转动的转 速为120r/min，车轮的直径为0.70m．求自 行车行驶速度的大小？ 1.4πm/s.
▪ 4．如图所示，地球绕中心地轴匀速转动， A点为北半球地面上一点，B点为赤道上一 点，则
(3)方向:沿圆周该点的 切线方向
VA A St
B φ
VB
(4)物理意义:描述质点沿圆 弧运动的快慢和方向
(5)特点:变速曲线运动
注意：
线速度是一个矢量，不仅有大小也有方向 匀速圆周运动是一种非匀速运动， 这里的匀速单指其速率不变！
2角速度 (1)定义: ω =φ／t 连接运动物体和圆心的半径转过的角度φ和 所用时间t的比值 (2)单位:弧度每秒(rad/s) (3)矢量:匀速圆周运动的角速度是恒定不变 (4)物理意义:描述质点绕圆心运动的快慢
线速度、角速度、周期之间的关系
一物体做半径为r的匀速圆周运动
它运动一周所用的时间叫周期，用T表示。它在周 期T内转过的弧长为２πr，由此可知它的线速度为 ２πr/ T 。
一个周期T内转过的角度为２π，物体的角速度为 ２π／ T 。
一、匀速圆周运动
1什么叫匀速圆周运动？ 质点沿圆周运动，如果在相等的时间里通过的 圆弧长度相等，这种运动就叫做匀速圆周运动
2匀速圆周运动特点:轨 迹是圆,速率不变
3匀速圆周运动性质:变速运动
二 描述匀速圆周运动快慢的物理量
1线速度 (1)定义:V=S/t 弧长 和时间的比值
(2)单位:米每秒(m/பைடு நூலகம்)
▪ 2、做匀速圆周运动的飞机，运动半径为 4000m，线速度为80m/s，则周期为 __3_1_4__s，角速度为__0_._02__rad/s．
▪ 3、自行车匀速行驶中，车轮绕轴转动的转 速为120r/min，车轮的直径为0.70m．求自 行车行驶速度的大小？ 1.4πm/s.
▪ 4．如图所示，地球绕中心地轴匀速转动， A点为北半球地面上一点，B点为赤道上一 点，则
(3)方向:沿圆周该点的 切线方向
VA A St
B φ
VB
(4)物理意义:描述质点沿圆 弧运动的快慢和方向
(5)特点:变速曲线运动
注意：
线速度是一个矢量，不仅有大小也有方向 匀速圆周运动是一种非匀速运动， 这里的匀速单指其速率不变！
2角速度 (1)定义: ω =φ／t 连接运动物体和圆心的半径转过的角度φ和 所用时间t的比值 (2)单位:弧度每秒(rad/s) (3)矢量:匀速圆周运动的角速度是恒定不变 (4)物理意义:描述质点绕圆心运动的快慢
线速度、角速度、周期之间的关系
一物体做半径为r的匀速圆周运动
它运动一周所用的时间叫周期，用T表示。它在周 期T内转过的弧长为２πr，由此可知它的线速度为 ２πr/ T 。
一个周期T内转过的角度为２π，物体的角速度为 ２π／ T 。
高中物理水平面内的圆周运动精品ppt课件
匀速圆周运动的概念分析
例 2：物体做匀速圆周运动时，如果向心力突然消失， 则下列说法正确的是( )
B A．物体将继续在原来的圆周上运动
B．物体将沿着圆周的切线方向飞出去 C．物体将沿着切线和圆周之间的某一条曲线向远 离圆心的方向运动 D．以上说法均不对
火车转弯模型
铁路的弯道
(1)内外轨道一样高时转弯
（1）当细线上开始出现张力，圆盘的角速度；
（2）当A开始滑动时，圆盘的角速度
匀速圆周运动中的临界分析
变式2：如图所示，OO′为竖直轴，MN为固定 在OO′上的水平光滑杆，有两个质量抗拉能力相同 的两根细线， C端固定在转轴OO′上．当绳拉直时， A、B两球转动半径之比恒为2∶1，当转轴的角速 度逐渐增大时( ) A．AC先断 B．BC先断 C．两线同时断 D．不能确定哪根线先断
答案
C
火车转弯模型应用
变式1：如图所示，在圆柱形房屋天花板中心O点悬挂 一根长为L的细绳，绳的下端挂一个质量为m的小球， 已知绳能承受的最大拉力为2mg，小球在水平面内做 圆周运动，当速度逐渐增大到绳断裂后，小球恰好以 7 gL 速度v2= 落到墙角边， (1)绳断裂瞬间小球的速度v1； (2)圆柱形房屋的高度H和半径R.
解析 A
匀速圆周运动中的临界分析
【答案】 2.9 rad/s≤ω≤6.5 rad/s
匀速圆周运动中的临界分析
变式1：如图所示，匀速转动的水平圆盘上，沿半径 方向两个用细线相连的小物体A、B的质量均为m， 它们到转轴的距离分别为rA=20cm，rB=30cm。A、 B与圆盘间的最大静摩擦力均为重力的0.4倍， （g=10m/s2）求：
火车车轮受三个力： 重力、支持力、外 轨对轮缘的弹力.
6.4生活中的圆周运动1-水平面内圆周运动分析PPT人教版高中物理必修第二册课件
1）当火车行驶速率v=v0时
物体，在所受合力突然 汽车在转弯的地方，路面外高内低，靠合力提供向心力。
如何能使铁轨和轨缘之间的挤压消失呢？
消失，或者不足以提供 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。
外轨对外侧轮缘有侧压力 4生活中的圆周运动-水平圆周运动
3、适用范围：温度不太低，压强不太大。
②放疗----利用细胞对射线承受力不同
f y轴；斜面上：沿斜面x轴，垂直斜面y轴。
原子分解为核子时，质量增加；核子结合成原子核时，质量减少。原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损。
2、分子之间频繁地碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变，分子的运动杂乱无章。
2、与天然的放射性物质相比，人工放射性同位素的优点：
G
f m v2 r
水平圆周 随圆筒做匀速圆周运动的橡皮
N m2r
f
N
N提供向心力
mg
水平圆周
①已知两分力的方向——有唯一组解
T ③受滑动摩擦力的物体不一定运动;受静摩擦力的物体也不一定静止。
1、三种射线分别叫做带正电荷α射线、带负电荷β射线和不带电γ射线。 ②如果同时有大量粒子，或两个粒子向来的时间间隔小于200μs，计数器也不能区分。 （1）受力分析顺序：重力——弹力——摩擦力——其它力
外轨对外侧轮缘有侧压力 汽车在转弯的地方，路面外高内低，靠合力提供向心力。
F 外侧轨道对铁轨的压力
汽车在转弯的地方，路面外高内低，靠合力提供向心力。
A．为了使火车转弯时外轨对轮缘的压力提供圆周运动的向心力
3）当火车行驶速率v<v 时 内外轨道一样高(水平轨道)时：
物体，在所受合力突然 汽车在转弯的地方，路面外高内低，靠合力提供向心力。
如何能使铁轨和轨缘之间的挤压消失呢？
消失，或者不足以提供 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。
外轨对外侧轮缘有侧压力 4生活中的圆周运动-水平圆周运动
3、适用范围：温度不太低，压强不太大。
②放疗----利用细胞对射线承受力不同
f y轴；斜面上：沿斜面x轴，垂直斜面y轴。
原子分解为核子时，质量增加；核子结合成原子核时，质量减少。原子核的质量小于组成原子核的核子的质量之和，叫做质量亏损。
2、分子之间频繁地碰撞，每个分子的速度大小和方向频繁地改变，分子的运动杂乱无章。
2、与天然的放射性物质相比，人工放射性同位素的优点：
G
f m v2 r
水平圆周 随圆筒做匀速圆周运动的橡皮
N m2r
f
N
N提供向心力
mg
水平圆周
①已知两分力的方向——有唯一组解
T ③受滑动摩擦力的物体不一定运动;受静摩擦力的物体也不一定静止。
1、三种射线分别叫做带正电荷α射线、带负电荷β射线和不带电γ射线。 ②如果同时有大量粒子，或两个粒子向来的时间间隔小于200μs，计数器也不能区分。 （1）受力分析顺序：重力——弹力——摩擦力——其它力
外轨对外侧轮缘有侧压力 汽车在转弯的地方，路面外高内低，靠合力提供向心力。
F 外侧轨道对铁轨的压力
汽车在转弯的地方，路面外高内低，靠合力提供向心力。
A．为了使火车转弯时外轨对轮缘的压力提供圆周运动的向心力
3）当火车行驶速率v<v 时 内外轨道一样高(水平轨道)时：
实例水平面的圆周运动ppt文档
圆筒 加速？ 例4：如图，当圆筒高速匀速旋转时，滑块能在 圆筒内壁上和接触点保持相对静止，试分析滑块的 受力情况。 ω=?
f静
N
μ
R G 人做匀速圆周运动，恰好不 掉下，求ω的最小值？
N=m rω2 f静=mg
μN=mg μ mrω2 =mg
g r
⑴、水平路面
f F m v2 r
汽车转弯 v
处理质点做圆周运动问题的思路：
（1）对研究对象进行受力分析
（2）找向心力 F m 2r
m
v2
r
（3）列牛顿第二定律方程
第3节 圆周运动实例分析 ——水平面圆周运动
问题： 1.胆小的人坐“旋转秋千”，选缆绳长的还是缆绳短的 座位？ 2.胖子坐在秋千上旋转时，缆绳的偏角更大吗？
“旋转秋千”的运动经过简化，可以看做如下的物 理模型：在一根长为l的细线下面系一根质量为m的小 球，将小球拉离竖直位置，使悬线与竖直方向成α角，
规定火车通过这里的速度是72km/h，内外轨的高度差应该
是多大才能使外轨不受轮缘的挤压？
解：
F向心力
mgtg
m
v2 r
N
tg v2
α
gr
由于α太小，可以近 似有：tga=Sina
d h
α
G
h是内外轨高度差， d是轨距
tg Sin h
d
h v2 h v2d 0.195 m
d gr
rg
鹰盘旋时，借助垂直于翼面的升力，获得向心力
给小球一根初速度，使小球在水平面内做圆周运动， 悬线旋转形成一个圆锥面，这种装置叫做圆锥摆。
圆锥摆
例1: 小球做圆锥摆时细绳长L，与竖直方向成θ
角，求小球做匀速圆周运动的角速度ω。
《5.4 水平面的圆周运动》课件
• 内外轮
：
• 外侧轮子转弯半径大，线速度比内侧大，
所以
。
• 通过
，外轮的
半径增大，内轮的半径减小，正好符合转
弯要求——运动学要求。
• 左右轮缘半径的调整，也是几代工程师智 慧的结晶！
赛道的设计——外高内低
N
mg tan m v2
r
F
v gr tan
G
飞车走壁
F F合 G
鸟
飞
行
转
飞
弯
机
F
转
F合
弯
G
FN
F
合
m g
F
N
N
F
G
F
mgtanθ
O圆
锥
FT θ
摆
F合O' mg
G
Fn＝mv2 / r
7
生活中的圆周运动
转弯问题
过桥问题
离心问题
一、汽车转弯
受力分析 FN Ff
mg
提供向心力 Ff
O
Ff
Fn＝mv2 / r
实例 二、火车转弯
思考：
• 火车转弯时 是在做圆周 运动，那么 是什么力提 供向心力？
车轮的构造：
车轮介绍
火车转弯
[问题]：如果转弯处内外轨一样高，火车转弯需要的向心力由什么力来提供呢？
θ很小时,sinθ≈tanθ
◆圆周运动(Circular motion)
N
生 铁路的弯道
活
中 (2) 外轨高内轨低时转弯
的 圆
mg tan m v2
r
此为火车 转弯时的
Fn
r
θ
周 mg sin m v2 设计速度
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
线连接着，使小球在水平面 内作匀速圆周运动，细线与
竖直方向夹角为θ ，试求其
角速度的大小？
g
L cos
T
θ
F向 mg
例题：《创新方案》P.19-例2
解圆周运动问题的基本步骤：
1.确定作圆周运动的物体作为研究对象。 2.确定作圆周运动的轨道平面、圆心位置 和半径。 3.对研究对象进行受力分析。 4.运用平行四边形定则或正交分解法（取向心 加速度方向为正方向）求出向心力F。 5.根据向心力公式，选择一种形式列方程求解
FN
F弹 G
(3)外轨对轮缘的水平弹力提供火车转 弯的向心力，这种方法在实际中可取吗？ 为什么？
例1、火车速度为30m/s，弯道的半 径R=900m，火车的质量m=8105kg， 转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？
Fn
=
m
v2 r
=
8×105
N
轮缘与外轨间的相互作用力太大，
铁轨和车轮极易受损！
(4)为了减轻铁轨的受损程度，你能提出
【课堂练习：】
1.《创新方案》P.19-对点练习 2 2.铁路在转弯处，外轨略高于内轨，下列说法正 确的是（ B ）
A.火车按规定的速度转弯，内轨受轮缘的挤压 B.火车小于规定的速度转弯，内轨受轮缘的挤压 C.火车大于规定的速度转弯，内轨受轮缘的挤压 D.由于火车的重力和铁轨的支持力的合力提供向
心力，因此火车无论以多大的速度转弯， 内轨 外轨均不受轮缘的挤压.
水平面内的匀速圆周运动课件
复习思考题：
1.描述匀速圆周运动快慢的各个物 理量及其相互关系。 2.向心力的求解公式有哪几个？ 3.如何求解向心加速度？
一．水平面内的匀速圆周运动 1．火车转弯
(1)火车做匀速直线运动和匀速转弯运 动状态是否相同？
(2)火车在转弯时，若内外轨是相平的， 铁轨如何对火车提供水平方向的向心力？
一些可行的方案吗？
FN
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。
Δh θ
例：火车以一定
速度转弯，知转
弯半径为R， 铁 轨的间距为L ，
外轨与内轨的高
度差Δh ．要使
内、外轨均不受
挤压，求：此时
火车的速度v？ຫໍສະໝຸດ 讨论:由v0 =ghr L
F弹 F弹
知:当v=v0时：轮缘不受侧向压力 当v>v0时：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
2．汽车转弯 思考：在水平路面汽车转弯的向心力由 哪些力提供？
F f (F向)
mg
高速公路的外侧略高于 内侧，汽车以某一速度行 驶时，可使侧向摩擦力为 零，向心力由重力和支持 的合力提供．路面的倾角 满足什么关系？
tan v2
Rg
N
θ
F向
θ
mg
飞机转弯
4．圆锥摆
质量为m的小球用长为L的细
竖直方向夹角为θ ，试求其
角速度的大小？
g
L cos
T
θ
F向 mg
例题：《创新方案》P.19-例2
解圆周运动问题的基本步骤：
1.确定作圆周运动的物体作为研究对象。 2.确定作圆周运动的轨道平面、圆心位置 和半径。 3.对研究对象进行受力分析。 4.运用平行四边形定则或正交分解法（取向心 加速度方向为正方向）求出向心力F。 5.根据向心力公式，选择一种形式列方程求解
FN
F弹 G
(3)外轨对轮缘的水平弹力提供火车转 弯的向心力，这种方法在实际中可取吗？ 为什么？
例1、火车速度为30m/s，弯道的半 径R=900m，火车的质量m=8105kg， 转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？
Fn
=
m
v2 r
=
8×105
N
轮缘与外轨间的相互作用力太大，
铁轨和车轮极易受损！
(4)为了减轻铁轨的受损程度，你能提出
【课堂练习：】
1.《创新方案》P.19-对点练习 2 2.铁路在转弯处，外轨略高于内轨，下列说法正 确的是（ B ）
A.火车按规定的速度转弯，内轨受轮缘的挤压 B.火车小于规定的速度转弯，内轨受轮缘的挤压 C.火车大于规定的速度转弯，内轨受轮缘的挤压 D.由于火车的重力和铁轨的支持力的合力提供向
心力，因此火车无论以多大的速度转弯， 内轨 外轨均不受轮缘的挤压.
水平面内的匀速圆周运动课件
复习思考题：
1.描述匀速圆周运动快慢的各个物 理量及其相互关系。 2.向心力的求解公式有哪几个？ 3.如何求解向心加速度？
一．水平面内的匀速圆周运动 1．火车转弯
(1)火车做匀速直线运动和匀速转弯运 动状态是否相同？
(2)火车在转弯时，若内外轨是相平的， 铁轨如何对火车提供水平方向的向心力？
一些可行的方案吗？
FN
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。
Δh θ
例：火车以一定
速度转弯，知转
弯半径为R， 铁 轨的间距为L ，
外轨与内轨的高
度差Δh ．要使
内、外轨均不受
挤压，求：此时
火车的速度v？ຫໍສະໝຸດ 讨论:由v0 =ghr L
F弹 F弹
知:当v=v0时：轮缘不受侧向压力 当v>v0时：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
2．汽车转弯 思考：在水平路面汽车转弯的向心力由 哪些力提供？
F f (F向)
mg
高速公路的外侧略高于 内侧，汽车以某一速度行 驶时，可使侧向摩擦力为 零，向心力由重力和支持 的合力提供．路面的倾角 满足什么关系？
tan v2
Rg
N
θ
F向
θ
mg
飞机转弯
4．圆锥摆
质量为m的小球用长为L的细