生活中的圆周运动课件
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[复 习 提 问]
1.物体做匀速圆周运动的条件？
2.向心力的表达式？
3.向心力的方向？
第2页/共30页
一.铁路的弯道
1.在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力作用？ 这几个力的关系如何？
第3页/共30页
Fn
车
轮
F
介
绍
G
第4页/共30页
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？
第7页/共30页
注意观察铁轨弯道的特 点 C:\Users\mengyan\ Desktop\火车转弯 1.MPG
第8页/共30页
当外轨略高于内轨时
火车受力分析
N
火车转弯时所需的
向心力是由G和FN 的合力提供。
F=mgtanθ=mv2/R
L
F
h
火车规定的行驶速度
G
第9页/共30页
讨论:由
v0 = gr tan
由于a竖直向下，属于失重现象。
第14页/共30页
你见过凹形桥吗?
泸 定 桥
第15页/共30页
（2）过凹形桥底
求汽车过凹形路段最低点时对路面 的压力?
分析:分析：G和FN的合力提供 汽车做圆周运动的向心力，由 牛顿第二定律得：
FN－G=mv2/R FN=G+mv2/R>G
可见汽车的速度越大对桥的压力越大。由于a竖直 向上,属于超重现象。
FN
l=1.4 m,要使火车通过弯道时仅受重
力与轨道的支持力,轨道应该垫的高度
h?(θ较小时tanθ=sinθ)
F
解：
由力的关系得: F tan
Βιβλιοθήκη Baidu
mg
由向心力公式得: F m v2
h
θ
mg
由几何关系得:
h
R
sin h
lv 2
=0.14m
l
Rg
第27页/共30页
课堂小结
一 火车转弯问题 二 拱形桥和凹形桥 三 航天器中的失重现象 四 离心运动
第19页/共30页
洗衣机脱水桶
C:\Users\me ngyan\Deskt op\洗衣机脱 水桶.MPG
制作“棉花”糖
第20页/共30页
四、离心运动
做圆周运动的物体，所受合外力突然消失或 不足以提供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。
当F合= Fn，做圆周运动
第28页/共30页
布置作业
1.课后习题；
2.拓展：联系生活实际举例说明物体 做 圆周运动所需向心力的来源， 并与大家交流。
第29页/共30页
感谢您的观看！
第30页/共30页
第16页/共30页
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？……
该“思考与讨论”中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．
第17页/共30页
三、航天器中的失重现象
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
第21页/共30页
返回
离心运动的危害
汽车转弯时速度过大,会因为离心运 动造成交通事故。
第22页/共30页
巩固练习：
知识点一 火车转弯问题
1．在某转弯处，规定火车行驶的速率为v0，则下 列说法中正确的是( ABD) A．当火车以速率v0行驶时，火车的重力与支持力 的合力方向一定沿水平方向; B．当火车的速率v>v0时，火车对外轨有向外的侧 向压力; C．当火车的 速率v>v0时，火车对内轨有向内的 挤压力; D．当火车的速率v<v0时，火车对内轨有向内侧的 压力.
F向=mg-FN=mv2/R FN=mg-mv2/R
v gR 9.864001000m / s 7.9km/ s
当
时，座舱对航天员的支持力FN=0，航天
员处于失重状态。
C:\Users\mengyan\Desktop\[拍客]我国首次太
空授课举行 王亚平喝水球润嗓.flv
第18页/共30页
C:\Users\mengyan\Desk top\离心1.MPG
第23页/共30页
知识点二 汽车过桥问 2. 汽车题驶向一凸形桥，为了在通过桥顶时，减 小汽车对桥的压
力，司机应( )
A．以尽可能小的速度通过桥顶 B
B．适当增大速度通过 桥顶 C．以任何速度匀速通过桥顶 D．使通过桥顶的向心加速度尽可能小
第24页/共30页
知识点三 圆周运动中的超重、失重现 3.在下面象所介绍的各种情况中，哪种情况将出现超重现象( )
①小孩荡秋千经过最低点 ②汽车过凸形桥
③汽车过凹形桥B
④在绕地球做匀速圆周运动 的飞船中的仪器 A．①② B．①③ C．①④ D．③④
第25页/共30页
4．下列知关识于点离四心现象离的心说运法正确的是( ) A．当物动体所受的离心力大于向心力时产生离心现象
B．做匀速圆周运动的物体，当 物体将做背离圆心的圆
质量为m 的汽车以恒定的速率v通过半径为r的拱桥，求汽车在桥顶时对路面的压力是多 大?
第13页/共30页
（1）过拱形桥顶
求汽车以速度v过半径为r的拱形桥
时对拱桥的压力？
FN
分析：G和FN的合力提供
V
汽车做圆周运动的向心力，
由牛顿第二定律得：
G－FN=mv2/R
G
FN=G－mv2/R
当
时汽车对桥的压力为零.（临界速度）
F弹
外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力。
第5页/共30页
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？
不可取； 轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮 极易受损！
第6页/共30页
4、为了减轻铁轨的受损程度，你能提出 一些可行的方案吗？FN
o
F
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。
它所受的一切C力都突然消失
后，
周运动
C．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都 突然消失后， 物体将沿切线方向做匀
速直线运动
D．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后， 物体将做曲线运动
第26页/共30页
最佳设计方案
火车以半径R=900 m转弯,火车质量为
8×105kg ,速度为30m/s,火车轨距
当v=v0时： 轮缘不受侧向压力
F弹 F弹
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
第10页/共30页
列车速度过快,造成翻车事故
第11页/共30页
二.拱 形 桥
［学生活动］ 结合“平衡状态”受力分析
FN
G
第12页/共30页
实例研究——汽车过桥
1、汽车过拱桥
1.物体做匀速圆周运动的条件？
2.向心力的表达式？
3.向心力的方向？
第2页/共30页
一.铁路的弯道
1.在平直轨道上匀速行驶的火车受几个力作用？ 这几个力的关系如何？
第3页/共30页
Fn
车
轮
F
介
绍
G
第4页/共30页
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？
第7页/共30页
注意观察铁轨弯道的特 点 C:\Users\mengyan\ Desktop\火车转弯 1.MPG
第8页/共30页
当外轨略高于内轨时
火车受力分析
N
火车转弯时所需的
向心力是由G和FN 的合力提供。
F=mgtanθ=mv2/R
L
F
h
火车规定的行驶速度
G
第9页/共30页
讨论:由
v0 = gr tan
由于a竖直向下，属于失重现象。
第14页/共30页
你见过凹形桥吗?
泸 定 桥
第15页/共30页
（2）过凹形桥底
求汽车过凹形路段最低点时对路面 的压力?
分析:分析：G和FN的合力提供 汽车做圆周运动的向心力，由 牛顿第二定律得：
FN－G=mv2/R FN=G+mv2/R>G
可见汽车的速度越大对桥的压力越大。由于a竖直 向上,属于超重现象。
FN
l=1.4 m,要使火车通过弯道时仅受重
力与轨道的支持力,轨道应该垫的高度
h?(θ较小时tanθ=sinθ)
F
解：
由力的关系得: F tan
Βιβλιοθήκη Baidu
mg
由向心力公式得: F m v2
h
θ
mg
由几何关系得:
h
R
sin h
lv 2
=0.14m
l
Rg
第27页/共30页
课堂小结
一 火车转弯问题 二 拱形桥和凹形桥 三 航天器中的失重现象 四 离心运动
第19页/共30页
洗衣机脱水桶
C:\Users\me ngyan\Deskt op\洗衣机脱 水桶.MPG
制作“棉花”糖
第20页/共30页
四、离心运动
做圆周运动的物体，所受合外力突然消失或 不足以提供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。
当F合= Fn，做圆周运动
第28页/共30页
布置作业
1.课后习题；
2.拓展：联系生活实际举例说明物体 做 圆周运动所需向心力的来源， 并与大家交流。
第29页/共30页
感谢您的观看！
第30页/共30页
第16页/共30页
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？……
该“思考与讨论”中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．
第17页/共30页
三、航天器中的失重现象
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
第21页/共30页
返回
离心运动的危害
汽车转弯时速度过大,会因为离心运 动造成交通事故。
第22页/共30页
巩固练习：
知识点一 火车转弯问题
1．在某转弯处，规定火车行驶的速率为v0，则下 列说法中正确的是( ABD) A．当火车以速率v0行驶时，火车的重力与支持力 的合力方向一定沿水平方向; B．当火车的速率v>v0时，火车对外轨有向外的侧 向压力; C．当火车的 速率v>v0时，火车对内轨有向内的 挤压力; D．当火车的速率v<v0时，火车对内轨有向内侧的 压力.
F向=mg-FN=mv2/R FN=mg-mv2/R
v gR 9.864001000m / s 7.9km/ s
当
时，座舱对航天员的支持力FN=0，航天
员处于失重状态。
C:\Users\mengyan\Desktop\[拍客]我国首次太
空授课举行 王亚平喝水球润嗓.flv
第18页/共30页
C:\Users\mengyan\Desk top\离心1.MPG
第23页/共30页
知识点二 汽车过桥问 2. 汽车题驶向一凸形桥，为了在通过桥顶时，减 小汽车对桥的压
力，司机应( )
A．以尽可能小的速度通过桥顶 B
B．适当增大速度通过 桥顶 C．以任何速度匀速通过桥顶 D．使通过桥顶的向心加速度尽可能小
第24页/共30页
知识点三 圆周运动中的超重、失重现 3.在下面象所介绍的各种情况中，哪种情况将出现超重现象( )
①小孩荡秋千经过最低点 ②汽车过凸形桥
③汽车过凹形桥B
④在绕地球做匀速圆周运动 的飞船中的仪器 A．①② B．①③ C．①④ D．③④
第25页/共30页
4．下列知关识于点离四心现象离的心说运法正确的是( ) A．当物动体所受的离心力大于向心力时产生离心现象
B．做匀速圆周运动的物体，当 物体将做背离圆心的圆
质量为m 的汽车以恒定的速率v通过半径为r的拱桥，求汽车在桥顶时对路面的压力是多 大?
第13页/共30页
（1）过拱形桥顶
求汽车以速度v过半径为r的拱形桥
时对拱桥的压力？
FN
分析：G和FN的合力提供
V
汽车做圆周运动的向心力，
由牛顿第二定律得：
G－FN=mv2/R
G
FN=G－mv2/R
当
时汽车对桥的压力为零.（临界速度）
F弹
外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力。
第5页/共30页
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？
不可取； 轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮 极易受损！
第6页/共30页
4、为了减轻铁轨的受损程度，你能提出 一些可行的方案吗？FN
o
F
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。
它所受的一切C力都突然消失
后，
周运动
C．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都 突然消失后， 物体将沿切线方向做匀
速直线运动
D．做匀速圆周运动的物体，当它所受的一切力都突然消失后， 物体将做曲线运动
第26页/共30页
最佳设计方案
火车以半径R=900 m转弯,火车质量为
8×105kg ,速度为30m/s,火车轨距
当v=v0时： 轮缘不受侧向压力
F弹 F弹
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
第10页/共30页
列车速度过快,造成翻车事故
第11页/共30页
二.拱 形 桥
［学生活动］ 结合“平衡状态”受力分析
FN
G
第12页/共30页
实例研究——汽车过桥
1、汽车过拱桥