新人教版物理必修二第5章第7节生活中的圆周运动同课异构1(共9张PPT)
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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）
人教版高中物理必修2第五章5.7生活中的圆周运动课件(共21张ppt)(优质版)
过规定的速度。
●离心运动的应用
离
离
心
心
甩
抛
干
掷
离
离
心
心
脱
分
水
离
制作“棉花”糖的原理：
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。
FN
mgm v 2 R
R
根据牛顿第三定律：
FN’
FN
mgmv2 R
G
FN’ >G，即汽车对桥的压力大
于其所受重力，处于超重状态
通过对火车转弯、拱形桥和凹形桥的实例分析，请同 学们总结处理圆周运动问题的解题思路：
明确研对象究后
1、找圆心(找到做圆周运动的圆平面） 2、定半径； 3、受力分析，确定向心力的来源（向心力由谁来提供）；
本节小结 生活中有很多运动都可以看作圆周运 动，解决这类问题的关键就是: 选准研究对象进行受力分析。
处理圆周运动问题的一般步骤： 明确研对象究后
1、找圆心（找到做圆周运动的圆平面）
2、定半径； 3、受力分析，确定向心力的来源（向心力由谁来提供）； 4、列供需关系式（根据牛顿第二定律和向心力公式求解）。
运
动 的
O F静
防 止
当 Fmax＜m vr时2 ，汽车做离心运动
在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的
向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。
如果转弯时速度过大，所需向心力Fn大于 最大静摩擦力Fmax （Fmax不足以提供向心 力），汽车将做离心运动而造成交通事故。
新人教版物理必修二第五章第七节《生活中的圆周运动》课件(共50张PPT)
？问题一：
要使原来作圆周运动的物体作离心运动，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
实例
离心运动的危害
高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。 转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以 提供所需的向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故。
例5．杆长为L，球的质量为m，杆连球在竖直 平面内绕轴O自由转动，已知在最高点处，杆 对球的弹力大小为F=1/2mg，求这时小球的即 时速度大小。
解：小球所需向心力向下，本题中 F=1/2mg＜mg， 所以弹力的方向可能向上，也可能向下。
⑴若F 向上，则
mgF mv2 , L
⑵若F 向下，则
v gL 2
？问题二：
要防止离心现象发生，该怎么办？
A、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
B、增大合外力，使其达到物体作圆周 运动时所需的向心力
巩固练习：
1、下列说法正确的是 ( B )
A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消 失时，将沿圆周半径方向离开圆心
B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然 消失时，将沿圆周切线方向离开圆心 C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个 向心力，维持其作圆周运动
练习一：
• 绳系着装有水的桶，在竖直平面内做 圆周运动，水的质量为0.5Kg，绳长 60Cm，求：
• （1）最高点水不流出的最小速率； • （2）水在最高点速率为3m/s时，水
对桶底的压力。
竖直平面内的圆周运动临界问题
• 二、有支撑：（杆、圆管内、拱形桥）
问题：1、小球能通过最高点的临界速度？
2、杆对小球什么时候提供支持力？ 什么时候提供拉力？
要使原来作圆周运动的物体作离心运动，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
实例
离心运动的危害
高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。 转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以 提供所需的向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故。
例5．杆长为L，球的质量为m，杆连球在竖直 平面内绕轴O自由转动，已知在最高点处，杆 对球的弹力大小为F=1/2mg，求这时小球的即 时速度大小。
解：小球所需向心力向下，本题中 F=1/2mg＜mg， 所以弹力的方向可能向上，也可能向下。
⑴若F 向上，则
mgF mv2 , L
⑵若F 向下，则
v gL 2
？问题二：
要防止离心现象发生，该怎么办？
A、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
B、增大合外力，使其达到物体作圆周 运动时所需的向心力
巩固练习：
1、下列说法正确的是 ( B )
A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消 失时，将沿圆周半径方向离开圆心
B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然 消失时，将沿圆周切线方向离开圆心 C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个 向心力，维持其作圆周运动
练习一：
• 绳系着装有水的桶，在竖直平面内做 圆周运动，水的质量为0.5Kg，绳长 60Cm，求：
• （1）最高点水不流出的最小速率； • （2）水在最高点速率为3m/s时，水
对桶底的压力。
竖直平面内的圆周运动临界问题
• 二、有支撑：（杆、圆管内、拱形桥）
问题：1、小球能通过最高点的临界速度？
2、杆对小球什么时候提供支持力？ 什么时候提供拉力？
人教版高一物理必修2第五章曲线运动第7节 生活中的圆周运动课件(希沃白板+PPT,32张,内含视频)
人教版高一物理必修2第五章曲线运动 第7节 生活中的圆周运动课件(希沃白板+ PPT,32 张，内 含视频 ） 人教版高一物理必修2第五章曲线运动 第7节 生活中的圆周运动课件(希沃白板+ PPT,32 张，内 含视频 ）
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新人教版物理 必修2 5.7-生活中的圆周运动-课件) (共45张PPT)
1．转弯处火车的规定速度 铁路的弯道处，外轨高于内轨，若 火车转弯所需的向心力完全由重力和支 持力的合力提供，即 mgtanθ＝mvR02，则 v0＝ gRtanθ，如图 5－7－4 所示。 其中 R 为弯道半径，θ 为轨道 所在平面与水平面的夹角，v0 为转弯处 的规定速度。
图5－7－4
2．明确圆周平面 虽然外轨高于内轨，但整个外轨是等高的，整个内轨 是等高的。因而火车在行驶的过程中，重心的高度不变， 即火车重心的轨迹在同一水平面内。故火车的圆周平面是 水平面，而不是斜面。火车的向心加速度和向心力均是沿 水平面而指向圆心。
[试身手·夯基础]
1．在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是
为了
()
A．减小火车轮子对外轨的挤压
B．减小火车轮子对内轨的挤压
C．使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转
弯所需的向心力
D．限制火车向外脱轨
解析：火车轨道建成外高内低，火车转弯时，轨道的支持 力与火车的重力两者的合力指向弧形轨道的圆心。若合力 大于火车转弯所需的向心力(火车速度较小时)，则火车轮 缘挤压内侧铁轨；若合力等于所需向心力(火车速度刚好等 于规定速度时)，则火车不挤压铁轨；若合力小于所需向心 力(火车速度较大时)，则火车挤压外侧铁轨。所以这种设 计主要是为了减少对铁轨的挤压破坏，故A、B、C正确。 答案：ABC
1．(对应要点一)铁路转弯处的弯道半径r是由地形决定的。
弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计不仅
与r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关。下列说法
正确的是
()
A．v一定时，r越小，要求h越大
3．速度与轨道压力的关系 (1)当火车行驶速度v等于规定速度v0时，所需向心力仅由 重力和支持力的合力提供，此时内外轨道对火车无挤压作用。 (2)当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时，火车所需向 心力不再仅由重力和支持力的合力提供，此时内外轨道对火车 轮缘有挤压作用，具体情况如下： ①当火车行驶速度v＞v0时，外轨道对轮缘有侧压力。 ②当火车行驶速度v＜v0时，内轨道对轮缘有侧压力。
人教版高中物理必修二：5.7《生活中的圆周运动》课件(共29张PPT)
υ2
r
处，车辆行驶不允许超过规定的速
F
汽车
度。
小结
向心、圆周、离心运动
供 提供物体做圆 周运动的力
需 物体做匀速圆周 运动所需的力
“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动
Fn=m v2 r v2
Fn<m r
Fn>m v2 r
圆周运动 离心运动 向心运动
课堂小结
一.铁路的弯道 1. 向心力的来源:A外轨高于内轨时,重力与支持力的合力
四.离心运动
1.离心现象的分析与讨论．
22.离024年心9月运25日动星期的三 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。
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。
思考问题？
Fn= F需向 做什么运动？ Fn = 0 做什么运动？ Fn F ＜ 需向 做什么运动？
圆周 切线 离心
Fn F ＞ 需向 做什么运动？ 近心
2.物体作离心运动的条件： Fn < F需向
●离心运动的应用
离
离
心
心
背景问题1、火车转弯：
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
新人教版高中物理必修二 课件5.7 ：生活中的圆周运动 (1)(共43张PPT)
运 动
C.使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需 向心力
D.限制火车向外脱轨
曲线运动(Curvilinear motion)
曲线运动(Curvilinear motion)
v 0
ghr L
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, 外轨易损坏。
当v<v0时： 轮缘受到内轨向外的挤压力, 内轨易损坏。
曲线运动(Curvilinear motion)
◆圆周运动(Circular motion)
曲线运动(Curvilinear motion)
mg= mv2/R 由此可以得出v=(Rg)1/2
曲线运动(Curvilinear motion)
做圆周运动的物体，由于本身的惯性， 总有沿着圆周切线方向飞去的倾向.
当F= 0时，物体沿切线方向飞出
曲线运四动(离Cu心rvili运nea动r motion)
生 活
1.火车转弯
中 的
(1)内外轨高度相同时,转弯所需的向心力由
圆 _外__轨__对__轮__缘__的__侧__压__力__提供.
周 运 动
(2)外轨高度高于内轨，火车按设计速度行驶时， 火车转弯所需的向心力由_重__力__和__弹__力__的__合__力_提供.
火车实际行驶速度大于设计速度时,其转弯所需的
1.求汽车以速度v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 向心力，由牛顿第二定律得：
v2 GN m
r v2 N Gm r
可见汽车的速度越大对桥的压力越小。
N
v
G
当 v g r 时汽车对桥的压力为零。（临界速度）
新人教版高中物理必修2课件5-7生活中的圆周运动 (共33张PPT)
N
F
α
α
G
设内外轨间的距离为L，内外轨的高 度差为h，火车转弯的半径为R，则
火车转弯的规定速度为v0 是多少?
LR h
θ
FN
Hale Waihona Puke F合 L hθ G
F合=mgtan≈mgsin =mgh/L
由牛顿第二定律得：
F合=man 所以mgh/L=m
v02 R
即火车转弯的规定速度v0= Rgh
L
海南汽车试验场
。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
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2021/3/182021/3/18March 18, 2021
都处于完全失重 状态。 为了全人类的和平进步， 中国人来到太空了
航天器中的宇航员
g
近地卫星
g0
g
（提示重力如何变）
远离地球的卫星
G
太空行走
在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！
0
无法用天平测量物体的质量 弹簧测力计无法测量物体的重力. 但仍能测量拉力或压力的大小。
利用完全失重条件的科学研究
当离心机转得比较慢时， 缩口的阻力 F 足以提供所需 的向心力，缩口上方的水银 柱做圆周运动。当离心机转 得相当快时，阻力 F 不足以 提供所需的向心力，水银柱 做离心运动而进入玻璃泡内。
（4）制作“棉花”糖的原理：
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。
新人教版高中物理必修二课件：5.7生活中的圆周运动 (共25张PPT)
F= m v运2 动 r v2
F< m r
F> m v2 r
匀速圆周运动 离心运动 向心运动
列车速度过快，造成翻车事故
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
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。
• 情感、态度与价值观
• 1．通过对几个实例的分析，使学生明确具体问题必须具体分 析，理解物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法处理问 题． 2．通过离心运动的应用和防止的实例分析．使学生明白事 物都是一分为二的，要学会用一分为二的观点来看待问 题． 3．养成良好的思维表述习惯和科学的价值观．
• 教学重点
mg
Ff静m=μmg=1.96×106N
研究与讨论
1、请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道？
实际火车与轨道设计中， 利用轮缘可增加小部分的向心力；
垫高外轨可增加较多的向心力。
2、最佳方案
火车以半径R= 900 m转弯，火
FN
车质量为8×105kg ，速度为
30m/s，火车轨距l=1.4 m，要使
1 mv2 mgR(1 cos )
2
即将离开时FN=0
arccos2 48.2
3
θR
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。21.3.18 21.3.18Thursday, March 18, 2021
FN
G 最高点
a
FN
mg
m v2 R
mg
失重
FaN’
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
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。
新人教版高一物理必修二第五章第7节《生活中的圆周运动》课件 (共20张PPT)
若火车的行驶速度v与规定速度v0大小不相等时：
知：当行驶速度v=v0时
F合
m v02 R
,铁轨与轮缘间无弹力
：
1.当行驶速度v>v0时:
v2 m
R
F合
外轨道对外轮缘有向内的弹力
2.当行驶速度v<v0时:
m
v2 R
F合
内轨道对内轮缘有向外的弹力
汽车过拱桥
二、汽车过拱形桥
内容项目
汽车过凸形桥
汽车过凹形桥
F合
Image 由力的关系得: F合mgtan
由向心力公式得:
F合
mv2
R
h
l
θ
mg
由几何关系得: sin h
l
由于θ很小，所以tanθ≈sinθ
故 h lv 2 Rg
=0.14 m
例2.一辆载重汽车的质量为m，安全地以大小为v gR的速度 分别通过凸形桥桥顶和凹形桥桥底，两桥的半径都2 为R。
三、航天器中的失重现象、离心运动 1．航天员在航天器中绕地球做匀速圆周运动，此时重力提 供了航天器及航天器中航天员的向心力，即航天器中的人和物 处于完全失重状态． 根据 mg＝mRv2，可得 v＝ gR式中的 g 为航天器所在处的重力加速度，R 为航天 器做匀速圆周运动的轨道半径．
2．离心运动 (1)离心运动的定义 做匀速圆周运动的物体，在合外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，叫作离心运动． (2)离心现象条件分析
7 生活中的圆周运动
第 1 课时
一、火车转弯
火车车轮与轨道间的结构关系
外轮 外轨
内轮 内轨
问题1：火车在平直轨道上匀速行驶时受几个力作用 ？这几个力的关系如何？
人教版高一物理必修2第五章5.7 生活中的圆周运动(共19张PPT)
10 2 m／s 20 2 m
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
如图6．8—9所示，圆弧形拱桥AB的圆弧半径为40 m， 桥高l0m，一辆汽车通过桥中央时桥受压力为车重的1/2 ，汽车的速率多大?若汽车通过桥中央时对桥恰无压力， 汽车的落地点离AB中点P多远?
G m v2 R
可知汽车的速度v越大，对桥的压力
就越小。当 v G R 时，桥受到的压力等于零，合外力等 m
于重力。若合外力不能提供汽车做圆周运动的向心力，则汽 车会飞出去。
汽车过桥时一般都会有一个限速，规定汽车的速度不能大于 这个限速，就是因为上面的原因。
2、请你根据上面分析汽车通过凸形
mv 2
d：建立关系式：G-FN= R
v2 FN G m R e:又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，所以
F压
G
m
v2 R
且
F压 G
思考与讨论：
1、根据上面的分析可以看出，汽车行驶的速度越大，汽车
对桥的压力越小。试分析一下，当汽车的速度不断增大时，
会有什么现象发生呢？
解析：由 F压
内外轨一样高 N
Fn
G
向心力由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力提供.
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。
外轨略高于内轨
N
F合
G
向心力由重力G和支持力N的合力提供
例1. 已知铁路拐弯处的圆弧半径为R，轨距为L， 内外轨的高度差为h，为了使铁轨不受轮缘的 挤压，火车运行的速度应该为多大？
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
如图6．8—9所示，圆弧形拱桥AB的圆弧半径为40 m， 桥高l0m，一辆汽车通过桥中央时桥受压力为车重的1/2 ，汽车的速率多大?若汽车通过桥中央时对桥恰无压力， 汽车的落地点离AB中点P多远?
G m v2 R
可知汽车的速度v越大，对桥的压力
就越小。当 v G R 时，桥受到的压力等于零，合外力等 m
于重力。若合外力不能提供汽车做圆周运动的向心力，则汽 车会飞出去。
汽车过桥时一般都会有一个限速，规定汽车的速度不能大于 这个限速，就是因为上面的原因。
2、请你根据上面分析汽车通过凸形
mv 2
d：建立关系式：G-FN= R
v2 FN G m R e:又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，所以
F压
G
m
v2 R
且
F压 G
思考与讨论：
1、根据上面的分析可以看出，汽车行驶的速度越大，汽车
对桥的压力越小。试分析一下，当汽车的速度不断增大时，
会有什么现象发生呢？
解析：由 F压
内外轨一样高 N
Fn
G
向心力由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力提供.
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。
外轨略高于内轨
N
F合
G
向心力由重力G和支持力N的合力提供
例1. 已知铁路拐弯处的圆弧半径为R，轨距为L， 内外轨的高度差为h，为了使铁轨不受轮缘的 挤压，火车运行的速度应该为多大？
人教版高中物理必修二课件：5.7生活中的圆周运动 (共60张PPT)
【特别提醒】(1)汽车、摩托车赛道拐弯处和高速公路转弯处 设计成外高内低,也是为了减小车轮受到地面施加的侧向力的作 用。 (2)火车拐弯时做匀速圆周运动,合力沿水平方向,而不是沿轨道 斜面方向。
【典例1】(2013·嘉兴高一检测)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
一 火车转弯问题 1.火车车轮的特点:火车的车轮有凸出的轮缘,火车在铁轨上运 行时,车轮与铁轨有水平与竖直两个接触面,这种结构特点,主 要是避免火车运行时脱轨,如图所示。
2.圆周平面的特点:弯道处外轨高于内轨,但火车在行驶过程中, 重心高度不变,即火车的重心轨迹在同一水平面内,火车的向心 加速度和向心力均沿水平面指向圆心。 3.向心力的来源分析:火车速度合适时,火车受重力和支持力作 用,火车转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提供,合 力沿水平方向,大小F=mgtanθ。
二、拱形桥
汽车过凸形桥
汽车过凹形桥
受力分析
向心力 对桥的
压力
结论
Fn=_m_g_-_F_N = m
v2 r
Fn=_F_N-_m_g_= m
v2 r
mg m v2
FN′=_______r_
mg m v2
FN′=_______r_
汽车对桥的压力小于汽 汽车对桥的压力大于汽车
车的重量,而且汽车速度 的重量,而且汽车速度越 越大,对桥的压力_越__小__ 大,对桥的压力_越__大__
【解析】小球在最高点的受力如图所示:
(1)杆的转速为2.0r/s时,ω=2π·n=4πrad/s 由牛顿第二定律得:F+mg=mLω2 故小球所受杆的作用力: F=mLω2-mg=2×(0.5×42π2-10)N=138N 即杆对球提供了138N的拉力。 由牛顿第三定律知小球对杆的拉力大小为138N,方向竖直向上。
物理必修2人教版 5.7生活中的圆周运动 (共20张PPT)
三、航天器中中的失重现象
1、重力提供向心力 2、坐舱对宇航员的支持力为零，航天员处于失重状态
三、离心运动
1、产生的原因（条件）？ 2、离心运动的应用
3、离心运动的防止
电子甩体 温表器
汽车转弯 思考：有时汽车在水平地面上转弯会侧滑是
什么原因？
（提示：是什么力提供向心力）
FN
Ff
O
mg
再好的种子，不播种下去，也结不出丰硕的果实 到用时方恨少，事非经过不知难。竹笋虽然柔嫩 它不怕重压，敢于奋斗、敢于冒尖。少壮不努力 大徒伤悲。天行健，君子以自强不息不向前走， 路远；不努力学习，不明白真理。用习惯和智慧 奇迹，用理想和信心换取动力天才在于积累，聪 于勤奋。奋斗之路越曲折，心灵越纯洁。人必须 耐心，特别是要有信心。努力向上的开拓，才使 的竹鞭化作了笔直的毛竹。不要让追求之舟停泊 想的港湾，而扬起奋斗的风帆，驶向现实生活的 习惯决定成绩，细节决定命运。良好的习惯是成 保证。逆境是磨练人的最高学府。生命力顽强的 从不对瘠土唱诅咒的歌。一个能思考的人，才真 个力量无边的人。耕耘者的汗水是哺育种子成长
第五章 曲线运动
8、生活中的圆周运动
知识回顾
物体做圆周运动时，需要有向心力
向心力
方向：总是指向圆心
大小：
Fn
m
v2 r
观看《环球飞车》
实例研究1——火车转弯
火车以半径R在水平轨道上转弯，火车质量为 M，速度为v。分析火车的向心力情况。
实例研究1——火车转弯
N FN G
向心力由外侧轨道对车 轮轮缘的挤压力提供.
m
v2 R
hθ
mg
由几何关系得：h l
sin
≈
tanθ
2019人教版高中物理必修二课件：5.7生活中的圆周运动 (共47张PPT)(优质版)
1234
解析 做匀速圆周运动的空间站中的航天员，所受 重力全部提供其做圆周运动的向心力，处于完全失 重状态，并非航天员不受重力作用，A、C正确，B、 D错误. 答案 AC
1234 3.(对离心运动的理解)如图11所示，光滑水平面上，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( )
图7
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
解析 由牛顿第二定律 F 合＝mvR2，解得 F 合＝mgtan θ，此时火车受重力和铁路轨 道的支持力作用，如图所示，FNcos θ＝mg， 则 FN＝cmosgθ，内、外轨道对火车均无侧向 压力，故 C 正确，A、B、D 错误. 答案 C
说明水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力，此时桶
的速率最小.
此时有：mg＝mvr0
2
，
则所求的最小速率为：v0＝ gr≈2.24 m/s.
答案 2.24 m/s
(2)若在最高点水桶的速率v＝3 m/s，求水对桶底的压力. 解析 此时桶底对水有一向下的压力，设为 FN，则由牛顿 第二定律有：FN＋mg＝mvr2， 代入数据可得：FN＝4 N. 由牛顿第三定律，水对桶底的压力：FN′＝4 N. 答案 4 N
根据牛顿第三定律，轿车在桥面最高点时对桥面压力的大小为 1.78×104 N. 答案 1.78×104 N (2)在最高点对桥面的压力等于零时，车的速度大小是多少？ 解析 对桥面的压力等于零时，向心力 F′＝mg＝mv′R 2，所以 此时轿车的速度大小 v′＝ gR＝ 10×90 m/s＝30 m/s 答案 30 m/s
人教版必修二第5章第7节生活中的圆周运动同课异构课件2(共10张PPT)
7
生活中的圆周运动
奥运会链球
联系生活 建模应 用 汽车在公路上转弯，能看做圆周运吗？
联系生活 建模应用
若两辆完全相同的车在不同车道都以 四环路的限速80km/h匀速率行驶，哪 辆发生侧滑的可能性更大？
方法归纳
思想方法
注意事项
圆周运动，必有 an
;
力
F合=ma
圆周 运动
画准受力，定轨找心;
an 向心 ， 正运动，惯性离心。
作业
若马路宽度为 d ，弯道处 曲率半径为R。若汽车的 速率为 v 。则道路外侧垫 高多少合适？
关注社会
• 货车司机为了家人辛 苦的工作，大量的货 车翻车事故让家人痛 心不已。 • 请调查分析：货车翻 车原因及防治办法？ • 请调查分析：若小轿 车与大货车并行转弯 ，小轿车在内侧更安 全还是外侧更安全？
高中物理5.7生活中的圆周运动同课异构课件1新人教版必修2
向心力由轨道(guǐdào)指向圆心的静摩擦
力提供
FN “供需”不平衡，Ff如 何m vR解2 决？
Ff
O
代入数据(shùjù) 可得： Ff
但轨道提=2供.4×的1静06摩N擦力最大值：
Ff静m=μmg=1.96×106N
mg
第十一页，共31页。
轮缘 (lún yuán)
铁轨 (tiějuǐ) (轨距)
（ C）
A、做匀速圆周运动的物体没有加速度
B、做匀速圆周运动的物体所受合外力
(wàilì)为零
C、做匀速圆周运动的物体加速度的大小是
不变的
D、做匀速圆周运动的物体处于平衡状态
第三十一页，共31页。
“天体至圆，万物做到极精妙者， 无有不圆。圣人之德，古今之至文、 法帖，以至(yǐzhì)一艺一术，必极 圆而后登峰造极。”
——（清）张英《聪训斋语》
第四页，共31页。
“万物皆以圆统之”， “圆是宇宙运行的规律 (guīlǜ)，是人类社会发展 的规律(guīlǜ)，是万事万 物生灭不息的总规律 (guīlǜ)！” ——马建勋《圆点哲学》
第十三页，共31页。
赛道的设计 (shèjì)
第十四页，共31页。
当外轨略高于内轨时
火车 垂竖直(受直(hchu向力uǒí下zchh的í)ē轨重) 道力面G的
支持力N
h
火车(huǒchē)向心 力的来源
N
G
q
由G和N的合力提供
第十五页，共31页。
弯道的圆心(yuánxīn)在哪儿？
N
N
h
G
q
O2
液体(yètǐ)呈绝对球形
制造理想(lǐxiǎng)的
制造泡沫金属
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- 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)。
•
THE END 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。2021/3/172021/3/172021/3/172021/3/17
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学到了什么?
一、铁路的弯道——水平面内的圆周运动
——弹力的水平分力提供了火车转弯的向心力
二、拱形桥——竖直面内的圆周运动 1、拱形桥最高点 FN= mg - mv2/R
2、凹形桥最低点 FN= mg + mv2/R
三、航天器中的失重现象
mg- FN =mv2/R
FN= m(g- v2/R)
当v=(Rg)1/2时，完全失重状态
的压力为 FN’ = mg - mv2/R
讨论：速度增大汽车对地面的压力怎样变化？
二、拱形桥——竖直面内的圆周运动
？在凹形桥的最 低点汽车对地面 的压力怎样？
三、航天器中的失重现象
mg- FN = mv2/R FN= m(g - v2/R) 当v=(Rg)1/2时，
完全失重状态
四、离心运动
合力不足以提供向心力时的运动
7 生活中的圆周运动
一、铁路的弯道——水平面内的圆周运动
一、铁路的弯道——水平面内的圆周运动
一、铁路的弯道——水平面内的圆周运动
向心力F的方向水平； F由mg和FN的合力提供。
二、拱形桥——竖直面内的圆周运动
拱形桥最高点 F=mg-FN F=mv2/R
FN= mg - mv2/R 由牛顿第三定律 可得：汽车对地面
。2021年3月17日星期三2021/3/172021/3/172021/3/17
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/172021/3/172021/3/173/17/2021
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2021/3/172021/3/17March 17, 2021
四、离心运动 合力不足以提供向心力时的运动。
• 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。 2021/3/172021/3/17Wednesday, March 17, 2021
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/172021/3/172021/3/173/17/2021 5:15:13 PM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/172021/3/172021/3/17Mar-2117-Mar-21 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/172021/3/172021/3/17Wednesday, March 17, 2021 • 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/172021/3/172021/3/172021/3/173/17/2021
• 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.