高中物理_高中物理57 生活中的圆周运动教学课件设计

【解】G和N的合力提供汽车做圆周运
动的向心力，由牛顿第二定律得：
v
v2
N G m r
G
v2 N Gm G
r
（ 1 ）由牛顿第三定律可知汽车对桥的压力N´= N>G
（２）可见汽车的速度越大对桥的压力越大。
四. 绳约束下圆周运动（或外轨约束）
解: 在最高点: T+ mg = mV2/R
解得: T = mV2/R- mg
外轨对外轮缘有弹力 当v gR tan时
内轨对内轮缘有弹力
例题1
F合=mgtanα≈mgsinα=mgh/L
由牛顿第二定律得：
F合=ma 所以mgh/L= m v02
即火车转弯的规定速度
R
v0
Rgh L
二、汽车过拱形桥
问题1：汽车通过拱形桥时的运动可以 看做圆周运动，质量为m的汽车以速度 v通过拱形桥最高点时，若桥面的圆弧 半径为R，则此时汽车对拱桥的压力为 多大？
内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热 使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离 心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温 度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像 一团团棉花。
5、防止：
在水平公路上行驶的汽
车转弯时：
如果转弯时速度过大，所需向心
力F大于最大静摩擦力Fmax，汽 车将做离心运动而造成交通事故。
五.杆约束下圆周运动（或有内外轨约束）
问题: 质量为m的小球,固定在长为L轻杆上在竖直平面内转动,在最 高点, 试讨论小球的速度在什么范围内,杆对小球有支持力? 在什么 范围内,杆对小球有向下的拉力?速度为何值时,杆对小球无作用力?
解:
N
(1).杆对小球有支持力N, mg -N = mV2/R 所以 N = mg - mV2/R 根据题意, N>0, 代入上式, V< gR (2).杆对小球有拉力T, mg +N = mV2/R 所以 N = mV2/R - mg
汽车开始做平抛运动．
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？……
三、汽车过凹形桥
问题2：质量为m的汽车以速度v通过半径为R的凹型桥。 它经桥的最低点时对桥的压力为多大？比汽车的重量 大还是小？速度越大压力越大还是越小？ N
N
向右转
G
（1）火车转弯处内外轨无高度差
向右转
外轨对轮缘的弹力F就是
N
使火车转弯的向心力
由
V2
F m 可知：
R
火车质量很大
G
外轨对轮缘的弹力很大
F
外轨和外轮之间的磨损大， 铁轨容易受到损坏
（2 ）转弯处外轨高于内轨
N
F
α α
G
根据牛顿第二定律
F mg tan m v2
R
v gRtan
当v gR tan时，
第7节 生活中的圆周运动
学习目标 1．会分析具体圆周运动问题中向心力的来源， 能 解决 生 活中的圆周运动问题． 2．了解航天器中的失重现象及原因． 3．了解离心运动及物体做离心运动的条件，知 道离心运动的应用及危害．
火车车轮的结构特点： 火车车轮有突出的轮缘
一、铁路的弯道：
（1）火车转弯处内外轨无高度差
求汽车以速度v，通过半径为R的拱桥时，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：
G N m v2
v
r
N G m v2
r
G
（ 1 ）由牛顿第三定律可知汽车对桥的压力N´= N<G
（２）汽车的速度越大，汽车对桥的压力越小
（３）当汽车的速度增大到 v 时Rg,压力为零。
m g
Tm g

根据题意, T>0,代入上式, V> gR (3). 当 v = gR时，N＝0, 杆对小球无作用力.
六、离心运动
2008年北京奥运会我国的 著名女链球运动员顾原取 得佳绩。
1﹑链球开始做什么运动？ 2﹑链球离开运动员手以后 做什么运动？
1、定义：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。
r R 1 2h2 / g
的圆圈
2、离心运动的条件：做匀速圆周运动的物体 合外力消失或不足以提供所需的向心力．
3、对离心运动的分析：
① 当F=mω2r时，物体做匀速圆周运动； ② 当F= 0时，物体沿切线方向飞出；
③ 当F＜mω2r时，物体逐渐远离圆心； ④ 当F＞mω2r时，物体逐渐靠近圆心.
4、应用
① 、洗衣机的脱水筒
②、制作“棉花”糖的原理：
1).绳对小球的拉力随速度的增大而增大；
2). 当 V gR 时， T＝0, 小球恰过最高点;
当Ｖ＞ gR时，T>0;
T
mg
当Ｖ < gR时，小球不能到达顶点.
例、绳系着装水的桶，在竖直平面内做圆 周运动，水的质量m=0.5kg，绳长=50cm.求
（1）桶在最高点水不流出的最小速率？
（2）水在最高点速率=3m/s时水对桶底的 压力？(g取10m/s2)
F
m
v2
因此，在公路弯道处，车辆行驶
r
不允许超过规定的速度。
F
υ
汽车
练习、雨伞半径为R，高出地面h，雨伞以角速度ω旋转时，
雨滴从伞边缘飞出（ ）
A．沿飞出点半径方向飞出，做平抛运动。
B．沿飞出点切线方向飞出，做平抛运动。
C．雨滴落在地面上后形成一个和伞半径相同的圆圈。
D．雨滴落在地面上后形成一个半径