高中物理课件 第七节 生活中的圆周运动
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《生活中的圆周运动》课件
圆周运动的周期和转速
总结词
描述圆周运动中物体完成一次循环所需要的时间和单位时间内完成循环的次数 。
详细描述
周期是圆周运动中物体完成一次循环所需要的时间，用字母T表示。转速是指单 位时间内物体完成循环的次数，用字母n表示。
圆周运动的向心力和向心加速度
总结词
描述圆周运动中物体受到指向圆心的力和由此产生的加速度 。
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。
详细描述
向心力是指圆周运动中物体受到指向圆心方向的力，其大小 与物体的质量、速度和圆周半径有关。向心加速度是指物体 在向心力作用下产生的加速度，其大小与向心力的大小和物 体的质量有关。
02 生活中的圆周运 动实例
自行车轮的转动
总结词
自行车轮的转动是生活中常见的圆周运动实例，它涉及到圆周运动的原理和特点 。
详细描述
旋转木马上的座椅和动物模型随着中心轴的转动而做圆周运动，产生离心力。这种运动形式使得孩子们能够体验 到旋转带来的刺激和乐趣。
03 圆周运动的规律 和公式
圆周运动的线速度和角速度
线速度
描述物体沿圆周运动的快慢，计算公式为 $v = frac{s}{t}$，其中 $s$ 是物体在时间 $t$ 内所经过的 弧长。
转动惯量是描述刚体绕轴转动惯性的物理量，自行车轮的转动惯量会影响骑行时的 稳定性和响应性。
人教版高中物理必修二第五章第七节生活中的圆周运动 课件(共18张PPT)
练习2
F指向圆心 -F背离圆心 =F向心
长L＝0.5m，质量可以忽略的的杆，其下端固定于O点， 上端连接着一个质量m＝2kg的小球A，A绕O点做圆周运动 （同图5），在A通过最高点，试讨论在下列两种情况下 杆的受力： g取10 m/s2
①当A的速率v1＝1m／s时 ②当A的速率v2＝4m／s时
变练式习3
第七节生活中的圆周运动
对圆周运动的要求
课标： （1）能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的 向心力。 （2）关注圆周运动的规律与ห้องสมุดไป่ตู้常生活的联系。
高考：竖直平面内的圆周运动只要求解决在 最高点和最低点这两个特殊位置上的动力学 问题.关系式依然适用，只是不同位置对应不
同的v或ω而已.
F指向圆心-F背离圆心= F向
观察生活中哪些物体的运动是圆周运动，用牛 顿第二定律分析？（至少举出两个事例）
评测练习（限时35分钟）
延伸、如图所示，质量为m的小球，用 长为L的细绳，悬于光滑斜面上的o点， 小球在这个倾角为θ的光滑斜面上做圆 周运动，若小球在最高点和最低点的速 率分别是vl和v2，则绳在这两个位置时 的张力大小分别是多大?
2、当小球速度v=(0.5gR)1/2时它对轨道 的压力N=____
变：软支撑
硬支撑
1、当小球速度v=(2gR)1/2时 它受到轨道的压力N=_m__g_方向 _向__下_
2、当小球速度v=(gR)1/2时它 受到轨道的压力N=__0__方向 ____
3、当小球速度v=(0.5gR)1/2 时它受到轨道的压力N=_0._5_m_g方 向_向_上__
F指向圆心 -F背离圆心 =F向心
在竖直平面内固定一个光滑的圆环，半R=0.5m，一个可视为质 点的小球穿在圆环上并在竖直平面内做圆周运动，小球质量m=2kg， 若小球到达最高点的速度分别为1m/s和4m/s时，求小球分别受到的 弹力大小和方向？ （g取10 m/s2）
高中物理《生活中的圆周运动》PPT课件
gR
一辆赛车在经过凸形桥的最高点时,若 速度v= gR ,此时关闭发动机,如图所 示,则赛车将( ) A.沿桥面下滑到M点 B.按半径大于R的新圆弧轨道运动 C.先沿桥面滑至某点N,再离开桥面做 斜下抛运动 D.立即离开桥顶做平抛运动
A．路面外侧高内侧低
B．车速只要低于vc，车辆便会向内侧滑动 C度．，车车速辆虽便然不高会于向v外c，侧但滑只动要不超出某一最高限
D．当路面结冰时，与未结冰时相比， 小
vc的值变
如图，汽车质量为1.5×104kg，以不 变的速率向后通过凹型桥面和凸型桥面， 桥面圆弧半径为15m，如果桥面承受的 最大压力不得超过2.0×105N，汽车允许 的最大速率是多少？汽车以此速率驶过 桥面时，对桥面的最小压力是多少？ （g=10m/s2）
生活中的圆周运动
内容包括
火车转弯 汽车过拱形桥 航天器内的失重现象 相关习题 （离心运动水流星等问题下节课讲解）
火车转弯：内外轨道一样高时
FN
F
G
问：为了避免铁轨的损坏，应该采取什么措施呢？
让外轨略高于内轨时 请问火车的向心力由什么力来提供呢？
思考：若如果火车行驶的速度大于此速 度，向心力该由哪些力提供呢？
在高速公路拐弯处，路面造成外高内低， 路面与水平方向的夹角为θ ，设拐弯处 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（ ）
Hale Waihona Puke 2A sin v
Rg
C sin 2 2v 2
Rg
B tan v2
Rg D cot v2
Rg
公路急转弯处通常是交通事故多发地带。如图， 某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为 v则c时在，该汽弯车道恰处好，没有向公路内外两侧滑动的趋势。
人教版物理必修二 第五章 第7节 生活中的圆周运动(共27张PPT)
θ很小时,sinθ≈tanθ
N
生 铁路的弯道
活
中 (2) 外轨高内轨低时转弯
的 mg tan m v2 此为火车
圆
r 转弯时的
Fn
r
θ
周
mg sin m v2 设计速度
G
运
r
L
动
mg h m v2
Lr
h
θ
v ghr L
思考:
(1)如果v行驶>v设计,情况如何? (2)如果v行驶<v设计,情况如何?
三、航天器中的失重现象和离心运动
思考与讨论
思考地与球讨可论以看做一 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？……
对宇航员，重力提供向心力： mg= mv2/r 由此可以得出 v gr 此时人对座椅的压
例
如图6．8—7所示，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥 面的顶点时，关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况，
以下说法正确的是 ( BC )
A.在竖直方向汽车受到三个力：重力、 桥面的支持力和向心力 B.在竖直方向汽车只受两个力：重力 和桥面的支持力 C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力 D．汽车对桥面的压力大于汽车的重力
黄石长江大桥
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？
泸【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动的
N
定 桥
向心力，由牛顿第二定律得：
G N m v2 r v2
N G越小。
G
当 v gr 时汽车对桥的压力为零。（临界速度）
高中物理人教必修课件生活中的圆周运动
特点
摩天轮运动过程中，车厢内乘客感受到的加速度和速度方向不断变化，但大小基本保持不变。
汽车转弯时向心力来源
向心力来源
汽车转弯时，向心力主要由轮胎 与地面之间的静摩擦力提供。
影响因素
汽车转弯时的向心力大小与车速 、转弯半径和路面摩擦系数等因 素有关。
自行车行驶中稳定性探讨
稳定性原理
自行车行驶中通过车轮的旋转和车身的倾斜来保持稳定性。当自行车倾斜时， 车轮与地面接触点的位置发生变化，产生一个恢复力矩使自行车保持平衡。
圆周运动定义及特点
01
定义
质点沿圆周路径的运动称为圆周运动。
02
特点
圆周运动的速度方向时刻改变，具有加速度，且 加速度方向指向圆心。
匀速圆周运动条件
条件：质点沿圆周路径作匀速运动，即线速度大小不变 。
匀速圆周运动的加速度大小不变，方向始终指向圆心。
向心加速度与向心力关系
01 向心加速度
描述圆周运动速度方向改变快慢的物理量，方向 指向圆心。
影响因素
自行车行驶稳定性受到车速、车轮大小、车身重量和路面状况等因素的影响。
圆周运动在自然界和工程领
03
域应用
天体运动中行星轨道描述
01 行星轨道形状
行星绕太阳运动的轨道通常呈椭圆形，太阳位于 椭圆的一个焦点上。
02 行星轨道要素
描述行星轨道的要素包括半长轴、偏心率、倾角 、升交点黄经和近地点幅角。
实验器材准备及操作步骤
• 实验器材：光电门、光电计时器、小球、细绳、支架、米尺等。
实验器材准备及操作步骤
操作步骤 01
1. 将光电门固定在支架上，并调整其高度和位置 02 ，使小球能够通过光电门并做圆周运动。
摩天轮运动过程中，车厢内乘客感受到的加速度和速度方向不断变化，但大小基本保持不变。
汽车转弯时向心力来源
向心力来源
汽车转弯时，向心力主要由轮胎 与地面之间的静摩擦力提供。
影响因素
汽车转弯时的向心力大小与车速 、转弯半径和路面摩擦系数等因 素有关。
自行车行驶中稳定性探讨
稳定性原理
自行车行驶中通过车轮的旋转和车身的倾斜来保持稳定性。当自行车倾斜时， 车轮与地面接触点的位置发生变化，产生一个恢复力矩使自行车保持平衡。
圆周运动定义及特点
01
定义
质点沿圆周路径的运动称为圆周运动。
02
特点
圆周运动的速度方向时刻改变，具有加速度，且 加速度方向指向圆心。
匀速圆周运动条件
条件：质点沿圆周路径作匀速运动，即线速度大小不变 。
匀速圆周运动的加速度大小不变，方向始终指向圆心。
向心加速度与向心力关系
01 向心加速度
描述圆周运动速度方向改变快慢的物理量，方向 指向圆心。
影响因素
自行车行驶稳定性受到车速、车轮大小、车身重量和路面状况等因素的影响。
圆周运动在自然界和工程领
03
域应用
天体运动中行星轨道描述
01 行星轨道形状
行星绕太阳运动的轨道通常呈椭圆形，太阳位于 椭圆的一个焦点上。
02 行星轨道要素
描述行星轨道的要素包括半长轴、偏心率、倾角 、升交点黄经和近地点幅角。
实验器材准备及操作步骤
• 实验器材：光电门、光电计时器、小球、细绳、支架、米尺等。
实验器材准备及操作步骤
操作步骤 01
1. 将光电门固定在支架上，并调整其高度和位置 02 ，使小球能够通过光电门并做圆周运动。
新人教版高一物理必修二第五章第七节生活中的圆周运动(共22张PPT)
（3）建立以向心方向为正方向的坐标，据向心力 公式列方程；
（4）解方程，对结果进行必要的讨论。
生活中的圆周运动：
作业:
• P98：3、4、5； • P101：7。
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/182021/3/18Thursday, March 18, 2021
r
（2）、什么力提供小球做
匀速圆周运动的向心力；
（3）、圆锥摆的摆角与角
速度ω的关系？
θ
T2 T r T1
G
分析小球的受力情况
F向心力指向圆心，即： G与N的合力指向圆心 将T分解如图所示
T2=G T1=F向心力
解：
小球受力：
竖直向下的重力G 沿绳方向的拉力T
θ
小球的向心力：
L
由T和G的合力提供
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights.
If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
。2021年3月18日星期四2021/3/182021/3/182021/3/18
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021
（4）解方程，对结果进行必要的讨论。
生活中的圆周运动：
作业:
• P98：3、4、5； • P101：7。
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/182021/3/18Thursday, March 18, 2021
r
（2）、什么力提供小球做
匀速圆周运动的向心力；
（3）、圆锥摆的摆角与角
速度ω的关系？
θ
T2 T r T1
G
分析小球的受力情况
F向心力指向圆心，即： G与N的合力指向圆心 将T分解如图所示
T2=G T1=F向心力
解：
小球受力：
竖直向下的重力G 沿绳方向的拉力T
θ
小球的向心力：
L
由T和G的合力提供
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights.
If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
。2021年3月18日星期四2021/3/182021/3/182021/3/18
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021
高中物理第五章7生活中的圆周运动课件高一物理课件
4.举例:
在水平路面上转弯的汽车,向心力由静摩擦力提供。当最大静摩擦力不足以
提供向心力时,
2
即 Ffmax< , 汽车将做离心运动。
第八页，共三十三页。
一
二
三
一、火车转弯问题
1.运动特点:火车在铁轨上转弯可以看成(kàn chénɡ)是水平面上的匀速圆周
运动,如图所示。
第九页，共三十三页。
一
心力完全由重力和支持力的合力提供,mgtan θ=
0 2
(合力沿水平
方向, 如图所示), 可得0 = tan(为弯道半径, 为轨道所在平
面与水平面的夹角, 0 为转弯处的规定速度)。
第十一页，共三十三页。
一
二
三
4.速度及轨道压力分析(fēnxī):
温馨提示汽车、摩托车赛道拐弯处,高速公路转弯处设计成外高内低,也是尽
动,若小球到达P点时F突然发生变化,下列关于小球运动的说法正确的是 (
)
A.F突然消失,小球将沿轨迹Pa做离心运动
B.F突然变小,小球将沿轨迹Pa做离心运动
C.F突然变大,小球将沿轨迹Pb做离心运动
D.F突然变小,小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心
第二十页，共三十三页。
类型
(lèixíng)
一
类型
类型
二
运动的条件
面内做圆周运动,如图所示
是运动到最
高点速度
v=0
第十八页，共三十三页。
最高点受力分析
v> gR时,
杆或管的外侧
产生向下的拉力或压力
V=
gR时, 球
在最高点只受
重力, 不受杆或
管的作用力
V<
在水平路面上转弯的汽车,向心力由静摩擦力提供。当最大静摩擦力不足以
提供向心力时,
2
即 Ffmax< , 汽车将做离心运动。
第八页，共三十三页。
一
二
三
一、火车转弯问题
1.运动特点:火车在铁轨上转弯可以看成(kàn chénɡ)是水平面上的匀速圆周
运动,如图所示。
第九页，共三十三页。
一
心力完全由重力和支持力的合力提供,mgtan θ=
0 2
(合力沿水平
方向, 如图所示), 可得0 = tan(为弯道半径, 为轨道所在平
面与水平面的夹角, 0 为转弯处的规定速度)。
第十一页，共三十三页。
一
二
三
4.速度及轨道压力分析(fēnxī):
温馨提示汽车、摩托车赛道拐弯处,高速公路转弯处设计成外高内低,也是尽
动,若小球到达P点时F突然发生变化,下列关于小球运动的说法正确的是 (
)
A.F突然消失,小球将沿轨迹Pa做离心运动
B.F突然变小,小球将沿轨迹Pa做离心运动
C.F突然变大,小球将沿轨迹Pb做离心运动
D.F突然变小,小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心
第二十页，共三十三页。
类型
(lèixíng)
一
类型
类型
二
运动的条件
面内做圆周运动,如图所示
是运动到最
高点速度
v=0
第十八页，共三十三页。
最高点受力分析
v> gR时,
杆或管的外侧
产生向下的拉力或压力
V=
gR时, 球
在最高点只受
重力, 不受杆或
管的作用力
V<
人教版高中物理必修二第五章第七节生活中的圆周运动 课件(共21张PPT)
2
2
方案一：提高铁轨质量，增强铁轨的抗挤压能力
方案二：增大转弯半径
方案三：垫高外轨，使铁轨向内倾斜一定角度。
ห้องสมุดไป่ตู้
向心力来源于 重力与支持力的合力
F合 =F 向 =Mgtan
v = gR tanq
tan q ? sin q h/l
讨论:由
v0 = gr tan q
知:当v=v0时： 轮缘不受侧向压力 当v>v0时：
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
赛道的设计
1、骑自行车转 弯时，身体和车 应怎样才能保证 安全？ 2、实际生活中 汽车转弯时会不 会遇到与火车同 样的问题呢？
练习
飞车走壁
• 摩托车飞车走壁， 请分析受力情况， 解释现象
探究二：探究拱形桥和凹形桥
比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量 为m，桥面半径为R，此时速度为v。 最高点 FN
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
结论：按照计算，火车转弯时车速为38千米每小时
我国火车大提速
次数 1 时间 1997年4月1日 平均时速 48.1 km/h
2
3 4 5 6
1998年10月1日
2000年10月21日 2001年10月21日 2004年4月18日 2007年4月18日
55.2km/h
60.3km/h 61.6km/h 65.7km/h 200km/h
F合
G
v2 FN = mg - m < mg R
失重
FN’
最低点
v F合 = m R
2
方案一：提高铁轨质量，增强铁轨的抗挤压能力
方案二：增大转弯半径
方案三：垫高外轨，使铁轨向内倾斜一定角度。
ห้องสมุดไป่ตู้
向心力来源于 重力与支持力的合力
F合 =F 向 =Mgtan
v = gR tanq
tan q ? sin q h/l
讨论:由
v0 = gr tan q
知:当v=v0时： 轮缘不受侧向压力 当v>v0时：
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
赛道的设计
1、骑自行车转 弯时，身体和车 应怎样才能保证 安全？ 2、实际生活中 汽车转弯时会不 会遇到与火车同 样的问题呢？
练习
飞车走壁
• 摩托车飞车走壁， 请分析受力情况， 解释现象
探究二：探究拱形桥和凹形桥
比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量 为m，桥面半径为R，此时速度为v。 最高点 FN
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
结论：按照计算，火车转弯时车速为38千米每小时
我国火车大提速
次数 1 时间 1997年4月1日 平均时速 48.1 km/h
2
3 4 5 6
1998年10月1日
2000年10月21日 2001年10月21日 2004年4月18日 2007年4月18日
55.2km/h
60.3km/h 61.6km/h 65.7km/h 200km/h
F合
G
v2 FN = mg - m < mg R
失重
FN’
最低点
v F合 = m R
生活中的圆周运动(物理)精品PPT课件
【素养训练】
1.(多选)火车转弯可近似看成是做匀速圆周运动。当
火车以规定速度通过时,内外轨道均不受侧向挤压。现
要降低火车转弯时的规定速度,需对铁路进行改造,从
理论上讲以下措施可行的是
()
A.减小内外轨的高度差 C.减小弯道半径
B.增加内外轨的高度差 D.增大弯道半径
【解析】选A、C。当火车以规定速度通过弯道时,火车 的重力和支持力的合力提供向心力,如图所示:
受力 分析
向心力
Fn=_m_g_-_F_N=
m v2 r
汽车过凹形桥
Fn=_F_N-__m_g=
v2 m
r
对桥的 压力
汽车过凸形桥
v2 mg m
FN′=________r_
汽车过凹形桥
mg m v2
FN′=________r _
结论
汽车对桥的压力小于
汽车的越重小力,而且汽
车速度越大,对桥的 压力_____
2.火车在弯道上的运动特点:圆周运动,有指向圆心的
向心加速度。
3.向心力的来源:当内外轨一样高时,____________的
________提供向心力。
外轨对轮缘
当弹内力外轨有高度差时,依据规定的速度行驶,_________ ___________提供向心力。
重力与支
持力的合力
二、汽车过拱形桥
汽车过凸形桥
由公式 v2
3 得r=40 m,当汽车通过拱桥顶点
时对桥面m恰r 无 m压g力 4时m,g由公式 20 m/s,故B正确。
m
v12
=mg得v1=
gr
=
r
【素养训练】 1.飞机俯冲拉起时,飞行员处于超重状态,此时座位对 飞行员的支持力大于所受的重力,这种现象叫过荷。过 荷过重会造成飞行员大脑贫血,四肢沉重,暂时失明,甚 至昏厥。受过专门训练的空军飞行员最多可承受9倍重 力的支持力影响。g取10 m/s2,则当飞机在竖直平面上
高中物理 第5章 曲线运动 第7节 生活中的圆周运动课件 高一物理课件
12/8/2021
第二十五页，共三十六页。
(2)对航天员，由重力和座椅的支持力提供向心力，满足的 关系为 15 __m_g_－__F__N____＝mvR2，由此可得 FN＝0，航天员处于 16 _完__全__失__重_____状态，对座椅 17 _压__力__为__零_____．
(3)航天器内的任何物体之间均没有压力．
A．一定是拉力 B．一定是支持力 C．一定等于 0 D．可能是拉力，可能是支持力，也可能等于 0
12/8/2021
第二十三页，共三十六页。
解析：选 D 在最高点时分析小球受力得
12/8/2021
第二十四页，共三十六页。
要点三 航天器中的失重现象和离心运动
1．航天器在近地轨道的运动 (1)对航天器，在近地轨道可认为地球的万有引力等于其重 力，重力充当向心力，满足的关系为 Mg＝MvR2.
A.
gRh L
B．
gRh d C.
gRL h
D．
gRd h
12/8/2021
第十一页，共三十六页。
解析：选 B 由题意知当汽车所受重力与支持力的合力充 当向心力，即 mgtan θ＝mvR2时，其横向摩擦力等于零，所以 v
＝ gRtan θ＝
gRh d.
12/8/2021
第十二页，共三十六页。
要点二 竖直平面内的圆周运动
2.竖直平面内两类模型对比 轻绳模型
情景图示
弹力特征
弹力可能向下， 也可能等于零
轻杆模型
弹力可能向下，可能向 上，也可能等于零
12/8/2021
第十六页，共三十六页。
受力示 意图
力学方程
轻绳模型 mg＋FT＝mvr2
轻杆模型 mg±FN＝mvr2
人教版高中物理必修二 第五章第七节生活中的圆周运动 课件(共42张PPT)
向心力是由外轨对轮缘的水平弹力提供 的，这种情况下铁轨容易损坏，轮缘也容易 损坏。
FN
F向
O
F弹
mg
2、当外轨比内轨高时
mg tan = m v02/r
FN
v0 gr tan F
h
θ
mg
设火车转弯时的实际速度为v，
(向1弹) 力v＝；v0时，内外轨对轮缘均没有侧
(2) v＞v0时，外轨对轮缘有侧向弹力；
生活中的圆周运动
向心力公式的理解
提供物体做匀速 圆周运动的力
F =m v2
r
物体做匀速圆周 运动所需的力
“供需”平衡 物体做匀速圆周运 动
从“供” “需”两方面研究做圆周运动的 物体
一、汽车转弯
思考： 什么力提供 向心力？
赛道的设计
二、铁路的弯道
外轮 外轨
内轮 内轨
火车转弯时所需的向心力，是由什么力提供 的？ 1、当内外轨一样高时
(3) v＜v0时，内轨对轮缘有侧向弹力。
FN
FN
F
外侧 θ
mg 内侧
F
外侧
θ
FN/
mg 内侧
列车速度过快，造成翻车事故
三、汽车通过拱形桥、凹形桥时所需的向心力，是 由什么力提供的？
FN
v2
mg
mg - FN = m R - - - (1)
FN
FN < mg 发生失重现象
FN -
mg =
m v2 R
四、离心运动 4、防止：
(1) 为什么汽车在公路转弯处要限速？
(2) 为什么转动的砂轮、飞轮等都要限速？
FN F静
mg
静摩擦力提供向心力
O
FN
F向
O
F弹
mg
2、当外轨比内轨高时
mg tan = m v02/r
FN
v0 gr tan F
h
θ
mg
设火车转弯时的实际速度为v，
(向1弹) 力v＝；v0时，内外轨对轮缘均没有侧
(2) v＞v0时，外轨对轮缘有侧向弹力；
生活中的圆周运动
向心力公式的理解
提供物体做匀速 圆周运动的力
F =m v2
r
物体做匀速圆周 运动所需的力
“供需”平衡 物体做匀速圆周运 动
从“供” “需”两方面研究做圆周运动的 物体
一、汽车转弯
思考： 什么力提供 向心力？
赛道的设计
二、铁路的弯道
外轮 外轨
内轮 内轨
火车转弯时所需的向心力，是由什么力提供 的？ 1、当内外轨一样高时
(3) v＜v0时，内轨对轮缘有侧向弹力。
FN
FN
F
外侧 θ
mg 内侧
F
外侧
θ
FN/
mg 内侧
列车速度过快，造成翻车事故
三、汽车通过拱形桥、凹形桥时所需的向心力，是 由什么力提供的？
FN
v2
mg
mg - FN = m R - - - (1)
FN
FN < mg 发生失重现象
FN -
mg =
m v2 R
四、离心运动 4、防止：
(1) 为什么汽车在公路转弯处要限速？
(2) 为什么转动的砂轮、飞轮等都要限速？
FN F静
mg
静摩擦力提供向心力
O
人教版高中物理必修二 第五章第7节生活中的圆周运动 课件(共30张PPT)
第五章 曲线运动
第 7节
生活中的圆周运动
FN
Ff
O
mg
知识回顾
物体做圆周运动时，受力有何共同点？ 物体需要指向圆心的向心力 向心力的特点： 方向：总是指向圆心 2 大小：
F m r
v F m r
2
向心力公式的理解
提供物体做 匀速圆周运 动的力
v F= m r
2
物体做匀速 圆周运动所
需的力
FN
F
G
如图示， 轨道倾角为,转弯半径R,车 轮对内外轨都无压力,质量为m的火 车运行的速率应该多大?
若外轨较高：
由牛顿第二定律得： mgtanθ+F = mv2/r
对一定的 θ和r, 若v适当,可使F=0,即轨道与车轮间无 压力。 若v过大,mgtanθ< mv2/r 则可由F弥补. 若v过小, mgtanθ〉mv2/r 则可由内轨 压力平衡一些。
多少？(g取10 m/s2)
解析：(1)汽车在凹形桥底部时，由牛顿第二定律得： v2 FN－mg＝m r ，代入数据解得 v＝10 m/s。 (2)汽车在凸形桥顶部时，由牛顿第二定律得： v2 mg－FN′＝m r ，代入数据得 FN′＝105 N。 由牛顿第三定律知汽车对桥面的最小压力是 105 N。
列车速度过快，造成翻车事故
赛道的设计
实例研究2——过拱桥
1、汽车过拱桥是竖 直面内圆周运动的典 型代表 2、研究方法与水平 面内圆周运动相同
2、拱形桥
质量为m的汽车在拱形桥上以速度v 行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出 受力分析图，分析汽车通过桥的最高点 时对桥的压力。
比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为m， 桥面半径为R，此时速度为v。
第 7节
生活中的圆周运动
FN
Ff
O
mg
知识回顾
物体做圆周运动时，受力有何共同点？ 物体需要指向圆心的向心力 向心力的特点： 方向：总是指向圆心 2 大小：
F m r
v F m r
2
向心力公式的理解
提供物体做 匀速圆周运 动的力
v F= m r
2
物体做匀速 圆周运动所
需的力
FN
F
G
如图示， 轨道倾角为,转弯半径R,车 轮对内外轨都无压力,质量为m的火 车运行的速率应该多大?
若外轨较高：
由牛顿第二定律得： mgtanθ+F = mv2/r
对一定的 θ和r, 若v适当,可使F=0,即轨道与车轮间无 压力。 若v过大,mgtanθ< mv2/r 则可由F弥补. 若v过小, mgtanθ〉mv2/r 则可由内轨 压力平衡一些。
多少？(g取10 m/s2)
解析：(1)汽车在凹形桥底部时，由牛顿第二定律得： v2 FN－mg＝m r ，代入数据解得 v＝10 m/s。 (2)汽车在凸形桥顶部时，由牛顿第二定律得： v2 mg－FN′＝m r ，代入数据得 FN′＝105 N。 由牛顿第三定律知汽车对桥面的最小压力是 105 N。
列车速度过快，造成翻车事故
赛道的设计
实例研究2——过拱桥
1、汽车过拱桥是竖 直面内圆周运动的典 型代表 2、研究方法与水平 面内圆周运动相同
2、拱形桥
质量为m的汽车在拱形桥上以速度v 行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出 受力分析图，分析汽车通过桥的最高点 时对桥的压力。
比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为m， 桥面半径为R，此时速度为v。
高一物理课件：生活中的圆周运动
F
FN
G
问题2：若内外轨道一样高转弯时受力情况
如何改进才能使轨道和轮缘不容易损坏呢？
思考
计算火车的最佳行驶速度？
FN
mg
θ
思考1：火车转弯速度与那些量有关？
与
有关，
与质量无关
方案剖析
思考2：如果火车提速，对铁路拐弯处应如何改造？
F合
θ
生活中的弯道
”
二、拱桥问题
很多桥都做成拱形，这里面有什么物理道理呢？
物体作离心运动的条件：
3、离心运动的应用与防止
离心抛掷 离心脱水 离心分离 离心甩干 离心运动的应用
一、铁路的弯道
讨论向心力的来源： 外轨高于内轨时重力与支持力的合力是火车转弯的向心力 讨论：为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制?
二、拱形桥
思考：汽车过拱形桥时，对桥面的压力与重力谁大?
三、离心运动
达到某临界速度V0，FN减小到0，计算V0？ 问题4： mg 解：对车受力分析如图，根据牛顿第二定律有 得 V0 所以，在桥顶若车速 车做平抛运动
拓展二
mg 对人车整体受力分析如图：根据牛顿第二定律得 V=8000m/s 对人受力分析如图 mg FN 根据牛顿第三定律人对座椅的压力为0
拓展一、凹形桥
离心现象的分析与讨论． 离心运动的应用和防止． 通过本节课的学习我们知道：
四、课堂小结
再见
单击此处添加副标题
谢谢
一辆质量m=2.0 t的小轿车，驶过半径R=80 m的一段圆弧形桥 面，重力加速度g=10 m/s2.求： （1）若桥面为凹形，汽车以20 m/s的速度通过桥面最低点时，对 桥面压力是多大？ （2）若桥面为凸形，汽车以10 m/s的速度通过桥面最高点时，对 桥面压力是多大？ （3）汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压 力？
人教版高中物理必修二第五章第七节生活中的圆周运动 课件(共18张PPT)
Fn＝F＝mgtan α＝(mv2)/R
V= gR tan
• 规定速度：若火车转弯时，火车轮缘不受轨道压 力，，其中R为弯道半径，α为轨道所在平面与水平 面的夹角，v0为弯道规定的速度．
• v0＝ gR tan
• (1)当v＝v0时，转弯时所需向心力等于支持力和重 力的合力，这时内、外轨对车轮 均无侧 压力，这就 是设计的限速状态．
水平面上，质量为m的小球在拉力F作用下
做匀速圆周运动．若小球运动到P点时，拉
力F发生变化，下列关于小球运动情况的说
法中正确的是( BC )
A．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做
离心运动
B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做
离心运动
F F向 匀速圆周运动
C．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做
离心运动
来的2倍时，若要不发生险情，则汽车转弯的轨道半
径D必须( )
A．减为原来的
B．减为原1来的 C．增为原12来的2倍 D．增为原4来的4倍
速率增加前：
fm
m
v2 r
速率增加后：
fm
m
(2v)2 r'
r ' 4r
3． (航天器中的失重现象)2013年6
月11日至26日，“神舟十号”飞船
v
圆满完成了太空之行，期间还成功
(2)、(1)中获得向心力的方法好不好？为什么？若不好， 如何改进？
这种方法不好，因为火车的质量很大，行驶的速度也不 小，轮缘与外轨的相互作用力很大，铁轨和车轮极易受 损．改进方法：在转弯处使外轨略高于内轨，使重力和 支持力的合力提供向心力，这样外轨就不受轮缘的挤压 了．
(3)当轨道平面与水平面之间的夹角为α，转弯半 径为R时，火车行驶速度多大轨道才不受挤压？
V= gR tan
• 规定速度：若火车转弯时，火车轮缘不受轨道压 力，，其中R为弯道半径，α为轨道所在平面与水平 面的夹角，v0为弯道规定的速度．
• v0＝ gR tan
• (1)当v＝v0时，转弯时所需向心力等于支持力和重 力的合力，这时内、外轨对车轮 均无侧 压力，这就 是设计的限速状态．
水平面上，质量为m的小球在拉力F作用下
做匀速圆周运动．若小球运动到P点时，拉
力F发生变化，下列关于小球运动情况的说
法中正确的是( BC )
A．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做
离心运动
B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做
离心运动
F F向 匀速圆周运动
C．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做
离心运动
来的2倍时，若要不发生险情，则汽车转弯的轨道半
径D必须( )
A．减为原来的
B．减为原1来的 C．增为原12来的2倍 D．增为原4来的4倍
速率增加前：
fm
m
v2 r
速率增加后：
fm
m
(2v)2 r'
r ' 4r
3． (航天器中的失重现象)2013年6
月11日至26日，“神舟十号”飞船
v
圆满完成了太空之行，期间还成功
(2)、(1)中获得向心力的方法好不好？为什么？若不好， 如何改进？
这种方法不好，因为火车的质量很大，行驶的速度也不 小，轮缘与外轨的相互作用力很大，铁轨和车轮极易受 损．改进方法：在转弯处使外轨略高于内轨，使重力和 支持力的合力提供向心力，这样外轨就不受轮缘的挤压 了．
(3)当轨道平面与水平面之间的夹角为α，转弯半 径为R时，火车行驶速度多大轨道才不受挤压？
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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 ghR
L
时，F=F向，内外轨道 对轮缘都没有压力
F
2、 ghR 时？
L
3、 ghR 时？
L
h
公路？
活页练P13页第2题
你见过凹形的桥吗？
泸 定 桥
FN
v
f
F
FN
f
v
F
G G
思考上图中汽车在圆弧形路面： 1）.最低（高）点时的受力情况 2）.说明向心力的来源。
1.求质量为m的汽车以速度v 过半
径为R 的拱桥时对拱桥的压力？
【解】
2.求质量为m的汽车以速度v 过半径为R的凹桥时对凹 桥的压力？
【解】
F向＝mg
FN
m v2 r
FN
mg
m v2 r
（1） 汽车对桥的压力FN<G
mg
播放视频：火车转弯
FN F
mg
思考：火车的速度多大时，火车轮缘对铁路的内
轨和外轨都没有挤压？
L hθ
FN F mg
已知：L、h以及火车转弯时弯道所对应圆的半 径为R，且在θ很小的情况下，有sinθ =tanθ
sin h
L
tan F向
mg
m v2 R
mg
综合有 h
m
v2 R
，
L mg
ghR
① F突然消失,小球将沿轨迹____P_a____运动 ② F突然变小,小球将沿轨迹____P_b____运动 ③ F突然变大,小球将沿轨迹____P_d____运动
a
P
b
d c
7 生活中的圆பைடு நூலகம்运动
一、火车转弯问题
1.在平直轨道上匀速行驶的火
车，火车受到几个力的作用？
这几个力的关系如何？ 2.火车转弯时，情况
外轨
会有何不同？
需要向心力
问:向心力由谁提供?
内轨
F
外轨对轮缘的弹力就是使火车转弯的向心力
速度越大，向心力越大，易损坏铁轨
F向心＝m
v2 r
外轨
内轨
F
FN
F F
（3）当汽车的速度增大到
v Rg
时, 车对桥的压力为零。 此时司机对座椅的压力 恰?好为零。
航天器中的失重现象
思考：什么是离心现象？
A
1.离心运动的定义： 做圆周运动的物体，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，物体所做的逐渐远离圆心 的运动。
A
2、离心运动的条件：
做圆周运动的物体合外力消失或不足以提供所需的向心力．
合外力突然消失或 F提供 F需要
3.离心运动的应用： 1）、洗衣机的脱水筒
2）、制作“棉花”糖的原理：
4、离心运动的防止： 如:在水平公路上行驶的汽车转弯时
问题1：
要使物体作离心运动，该怎么办？
A、提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力。 B、减小合外力或使其消失
问题2： 要防止离心现象发生，该怎么办？
1).减小物体运动的速度，使物体作圆周运动时所需的向心力减小 2).增大合外力，使其达到物体作圆周运动时所需的向心力
向（近）心运动：
物体做向心运动的条件：
做圆周运动的物体合外力突然增加，以至于大于它所需的向心力．
即：F提供 F需要
5、对离心运动的分析：
如图所示,光滑的水平面上,小球在拉力F作用下做匀速圆周运动, 若小球到达P点时,力F突然发生变化,思考下列问题:
（2）车速越大，车对桥压力越 小
F向 FN mg m v2 r
FN
mg
m v2 r
（3）当汽车的速度增大到
（ 1 ）汽车对桥的压力FN>G
（２）车速越大,车对桥的压力越 大
v 时R,车g 对桥的压力为零。
此时司机对座椅的压力 恰?好为零。 所以桥建成拱形
航天器中的失重现象
1.求质量为m的汽车以速度v 过半 径为R 的拱桥时对拱桥的压力？
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 ghR
L
时，F=F向，内外轨道 对轮缘都没有压力
F
2、 ghR 时？
L
3、 ghR 时？
L
h
公路？
活页练P13页第2题
你见过凹形的桥吗？
泸 定 桥
FN
v
f
F
FN
f
v
F
G G
思考上图中汽车在圆弧形路面： 1）.最低（高）点时的受力情况 2）.说明向心力的来源。
1.求质量为m的汽车以速度v 过半
径为R 的拱桥时对拱桥的压力？
【解】
2.求质量为m的汽车以速度v 过半径为R的凹桥时对凹 桥的压力？
【解】
F向＝mg
FN
m v2 r
FN
mg
m v2 r
（1） 汽车对桥的压力FN<G
mg
播放视频：火车转弯
FN F
mg
思考：火车的速度多大时，火车轮缘对铁路的内
轨和外轨都没有挤压？
L hθ
FN F mg
已知：L、h以及火车转弯时弯道所对应圆的半 径为R，且在θ很小的情况下，有sinθ =tanθ
sin h
L
tan F向
mg
m v2 R
mg
综合有 h
m
v2 R
，
L mg
ghR
① F突然消失,小球将沿轨迹____P_a____运动 ② F突然变小,小球将沿轨迹____P_b____运动 ③ F突然变大,小球将沿轨迹____P_d____运动
a
P
b
d c
7 生活中的圆பைடு நூலகம்运动
一、火车转弯问题
1.在平直轨道上匀速行驶的火
车，火车受到几个力的作用？
这几个力的关系如何？ 2.火车转弯时，情况
外轨
会有何不同？
需要向心力
问:向心力由谁提供?
内轨
F
外轨对轮缘的弹力就是使火车转弯的向心力
速度越大，向心力越大，易损坏铁轨
F向心＝m
v2 r
外轨
内轨
F
FN
F F
（3）当汽车的速度增大到
v Rg
时, 车对桥的压力为零。 此时司机对座椅的压力 恰?好为零。
航天器中的失重现象
思考：什么是离心现象？
A
1.离心运动的定义： 做圆周运动的物体，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，物体所做的逐渐远离圆心 的运动。
A
2、离心运动的条件：
做圆周运动的物体合外力消失或不足以提供所需的向心力．
合外力突然消失或 F提供 F需要
3.离心运动的应用： 1）、洗衣机的脱水筒
2）、制作“棉花”糖的原理：
4、离心运动的防止： 如:在水平公路上行驶的汽车转弯时
问题1：
要使物体作离心运动，该怎么办？
A、提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力。 B、减小合外力或使其消失
问题2： 要防止离心现象发生，该怎么办？
1).减小物体运动的速度，使物体作圆周运动时所需的向心力减小 2).增大合外力，使其达到物体作圆周运动时所需的向心力
向（近）心运动：
物体做向心运动的条件：
做圆周运动的物体合外力突然增加，以至于大于它所需的向心力．
即：F提供 F需要
5、对离心运动的分析：
如图所示,光滑的水平面上,小球在拉力F作用下做匀速圆周运动, 若小球到达P点时,力F突然发生变化,思考下列问题:
（2）车速越大，车对桥压力越 小
F向 FN mg m v2 r
FN
mg
m v2 r
（3）当汽车的速度增大到
（ 1 ）汽车对桥的压力FN>G
（２）车速越大,车对桥的压力越 大
v 时R,车g 对桥的压力为零。
此时司机对座椅的压力 恰?好为零。 所以桥建成拱形
航天器中的失重现象
1.求质量为m的汽车以速度v 过半 径为R 的拱桥时对拱桥的压力？