《生活中的圆周运动》圆周运动课件
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高中物理必修2人教版5.7生活中的圆周运动课件
则下列说法中正确的是（AC ）
A．当以v的速度通过此弯路时，火车重力与轨道面支持 力的协力提供向心力 B．当以v的速度通过此弯路时，火车重力、轨道面支持 力和外轨对轮缘弹力的协力提供向心力 C．当速度大于v时，轮缘挤压外轨 D．当速度小于v时，轮缘挤压外轨
2.(多选)(2013·新课标全国卷Ⅱ)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v0时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑
v2
G FN m r
G
FN
v2
FN G m r
G
FN
FN = G
G
小 结：
最高点
最低点
汽车对桥面的压力 超重失重状态
N G m v2 G r
N G m v2 G r
课堂练习
1、质量 m=100t的火车在轨道上行驶,火车内
外轨连线与水平面夹角为370 ，弯道半径
R=30m。 (1)当火车的速度v1=10m/s时,轨道何处受侧压
G
火车行驶速率v<v临界
注意 从这个例子我们进一步知道 ：
1、火车转弯时向心力是水平的．
2、向心力是按效果命名的力， 如果认为做匀速圆周运动的物 体除了受到其他力的作用，还 要再受到一个向心力，那就不 对了。
1、火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半 径与火车速度确定。若在某转弯处规定行驶的速度为v，
实例 二、拱形桥
思考：
公路上的拱 形桥是常见的， 汽车过桥时， 也可以看做圆 周运动。那么 是什么力提供 汽车的向心力 呢？
1、汽车过凸形桥
质量为m 的汽车以恒定的速率v通过半径为r的拱
桥,如图所示,求汽车在桥顶时对路面的压力是多 大?
A．当以v的速度通过此弯路时，火车重力与轨道面支持 力的协力提供向心力 B．当以v的速度通过此弯路时，火车重力、轨道面支持 力和外轨对轮缘弹力的协力提供向心力 C．当速度大于v时，轮缘挤压外轨 D．当速度小于v时，轮缘挤压外轨
2.(多选)(2013·新课标全国卷Ⅱ)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v0时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑
v2
G FN m r
G
FN
v2
FN G m r
G
FN
FN = G
G
小 结：
最高点
最低点
汽车对桥面的压力 超重失重状态
N G m v2 G r
N G m v2 G r
课堂练习
1、质量 m=100t的火车在轨道上行驶,火车内
外轨连线与水平面夹角为370 ，弯道半径
R=30m。 (1)当火车的速度v1=10m/s时,轨道何处受侧压
G
火车行驶速率v<v临界
注意 从这个例子我们进一步知道 ：
1、火车转弯时向心力是水平的．
2、向心力是按效果命名的力， 如果认为做匀速圆周运动的物 体除了受到其他力的作用，还 要再受到一个向心力，那就不 对了。
1、火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半 径与火车速度确定。若在某转弯处规定行驶的速度为v，
实例 二、拱形桥
思考：
公路上的拱 形桥是常见的， 汽车过桥时， 也可以看做圆 周运动。那么 是什么力提供 汽车的向心力 呢？
1、汽车过凸形桥
质量为m 的汽车以恒定的速率v通过半径为r的拱
桥,如图所示,求汽车在桥顶时对路面的压力是多 大?
生活中的圆周运动ppt课件
Fn
m
v2 r
v gr
2.倾斜圆弧路面转弯： 比较两种情况异同点
问指题向：水平圆弧中心
①汽车an方向如何？
②汽车受哪些力的作用
？何力提供合F力n？ ③Fn的表达式？汽车做 匀速圆周运动的速度与
何因素有关？
Fn
m
v2 r
v gr tan
若汽车的v大于或小于该值，汽车受力有何变化？
二、 火车转弯问题分析
6-4 生 活 中 的 圆 周 运 动
铁路和高速公路的转弯处以及赛车场 的环形车道，为什么路面总是倾斜的—— 外侧高、内侧低(如下图所示)?
解决圆周运动问题的关键
分析清楚向心力的来源是解决圆周 运动问题的关键．
(1) 当 物 体 做 匀 速 圆 周 运 动 时 ， 物 体所受的合力始终指向圆心，提供向 心力．
(2)离心运动的受力特点：物体做离心运 动并不是物体受到离心力作用，而是由于 外力不能提供足够的向心力．所谓“离心 力”也是由效果命名的，实际并不存在．
在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需 的向心力由车轮与路面间的静摩擦力提 供．如果转弯时速度过大，所需向心力F很 大，大于最大静摩擦力Ffmax，汽车将做离心 运动而造成交通事故．因此，在转弯处，为 防止离心运动造成危害：一是限定车辆的转 弯速度；二是把路面筑成外高内低的斜坡以 增大向心力．
②若 F 合>mrω2，物体做半径变小的近心运动，即“提 供过度”，也就是“提供”大于“需要”．
③若 F 合<mrω2，则外力不足以将物体拉回到原轨道上，
而做离心运动，即“需要”大于“提供”或“提供不足”．
④
④若F合＝0，则物体 做直线运动．
③
① ②
离心运动
《生活中的圆周运动》课件
总结词
生活中常见的匀速圆周运动的现象。
详细描述
生活中有许多匀速圆周运动的实例， 如自行车轮的转动、游乐场中的旋转 木马、地球的自转等。这些现象都遵 循匀速圆周运动的规律，体现了圆的 性质和运动的魅力。
03
非匀速圆周运动
非匀速圆周运动的定义
总结词
非匀速圆周运动的定义
详细描述
非匀速圆周运动是指物体在圆周轨道上运动，其线速度的大小和方向不断变化，导致向心力和离心力 也不断变化。
非匀速圆周运动的公式
总结词
非匀速圆周运动的公式
详细描述
非匀速圆周运动中，线速度v、角速度ω、周期T、频率f、向 心加速度an和离心加速度ac等物理量均随时间变化。因此， 需要使用微积分等数学工具来描述和求解非匀速圆周运动。
非匀速圆周运动的实例
总结词
非匀速圆周运动的实例
详细描述
生活中有许多非匀速圆周运动的实例，如洗衣机脱水桶中的水滴、游乐场中的旋转木马 、火车转弯等。这些运动中，物体受到的向心力和离心力不断变化，导致线速度和角速
汽车轮胎的转动
总结词：行驶动力
详细描述：汽车轮胎的转动是汽车行驶的关键，通过轮胎与地面的摩擦力产生前进的动力，实现汽车 的移动。
传送带的转动
总结词：物料运
详细描述：传送带通过圆周运动将物料从一个地方运输到另一个地方，广泛应用于工厂、物流等领域。
谢谢您的聆听
THANKS
《生活中的圆周运动》ppt课 件
CONTENTS
• 圆周运动的定义与基本性质 • 匀速圆周运动 • 非匀速圆周运动 • 生活中的圆周运动 • 圆周运动的实际应用
01
圆周运动的定义与基本性质
圆周运动的定义
总结词
生活中的圆周运动课件33张PPT
4、(多选)一质量为 2.0×103 kg 的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的最大静摩擦力为 1.6×104 N，当汽车经过半径为 100 m 的弯道时，下列判断正确的是( )
A．汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力 B．汽车转弯的速度为 30 m/s 时所需的向心力为 1.6×104 N
C．汽车转弯的速度为 30 m/s 时汽车会发生侧滑 D．汽车能安全转弯的向心加速度不超过 8.0 m/s2
解析：选 CD.汽车在水平面转弯时，做圆周运动，重力与支持力平衡，侧向静摩擦力 提供向心力，不能说受到向心力，故 A 错误；如果车速达到 30 m/s，需要的向心力 F＝ mvr2＝2.0×103×130002 N＝1.8×104 N，故 B 错误；最大静摩擦力 f＝1.6×104 N，则 F＞f， 所以汽车会发生侧滑，故 C 正确；最大加速度为：a＝mf ＝12.6××110034 m/s2＝8.0 m/s2，故 D 正确．
解：由mg m v2 可知：v gr 9.8 64001000m / s 7.9km / s r
2、航天器在近地轨道的运动，航天员在航天器中绕地球做匀速圆周运动时,只受地球引力,
引力为他提供了绕地球做匀速圆周运动所需的向心力
F引
=m
v2 r
①对航天器而言，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
mg
,当绳子或轨道对小球没有力的作用：
mg=
m
v2 R
→
v
临界=
Rg （可理解为恰好转过或恰好转不过的速度）
在最高点时：
(1)v＝ gr时，拉力或压力为零．小球在最高点的临界速度
(2)v＞ gr时，物体受向下的拉力或压力，并且随速度的增大而增大．
《生活中的圆周运动》圆周运动PPT教学课件
(2)如果在弯道处使外轨略高于内轨,如图乙所示,火车 转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向不再是竖直的,而 是指向斜向弯道的内侧,它与重力的合力指向圆心,为 火车转弯提供了全部或部分向心力,减轻了轮缘与外轨 的挤压。
2.火车转弯时的规定速度:
(1)相关物理量:若火车转弯时的向心力完全由重力mg 和支持力FN的合力提供,设内、外轨间的距离为L,两轨 高度差为h,火车转弯半径为R,火车的质量为m。
则高速列车在通过此弯道时的外轨超高值为 ( )
A.7 cm
B.8 cm
C.9 cm
D.11.2 cm
【解析】选A。半径R=3 280 m,时速v=144 km/h=
40 m/s;根据牛顿第二定律得,mgtan θ= tan θ= ,由题意得tan θ=sin θ=
m,而vR2L,=解得:
1 435 mm,2联立得:h=70 mm=7 cm,故A项正h 确,B、C、D
四、离心运动
1.涵义:物体沿_________飞出或做逐渐远离圆心的运
动。
切线方向
2.原因:向心力突然消失或_____________提供所需要
的向心力。
合外力不足以
一 火车转弯 1.铁路的弯道:
(1)如果铁路弯道的内外轨一样高,外侧车轮的轮缘挤 压外轨,使外轨发生弹性形变,外轨对轮缘的弹力就是 火车转弯的向心力,如图甲所示,但是火车的质量很大, 靠这种办法得到向心力,轮缘与外缘间的相互作用力太 大,铁轨和车轮极易受损。
“旋转秋千”的运动可简化为圆锥摆模型，当小球在水平面 内做圆周运动时，回答下列问题： (1)小球受到几个力的作用？什么力提供小球做圆周运动的 向心力？ (2)小球在水平方向上有无加速度？在竖直方向有无加速度？ (3)“旋转秋千”缆绳与中心轴的夹角与所乘坐人的质量有 关吗？
生活中的圆周运动 优秀课件
路面上转弯
汽
车
转 弯
七度生死劫
离 心 运 动
离心运动:做圆周运动的物体，在向心 力突然消失或合外力不足以提供做圆 周运动的向心力时，做逐渐远离圆心 的运动，这种运动叫离心运动。
离 心
离心运动的应用与防止
运
动 离心运动的防止：
①汽车在公路转弯处的限速
②转动的砂轮、飞轮限速
离
心 离心运动的应用：
运
动
离
离
心
心
甩
抛
干
掷
离
离
作 业 1.研究性学习：通过骑自行车实际
体会转弯，并分析向心力的来源。
2.课下预习本节课第二课时的内容。
运
动
生
活 基本思路
中
的
圆 周
向心力的来源
运
动
向心力的表达式
提供量 = 需求量
铁
路 在平直轨道上匀速行驶的火车受几个
的 弯
力作用？这几个力的关系如何？
道
铁
路 假设：火车在两等高铁轨上转弯
的 弯 道
铁
路 火车车轮与铁轨的构造
的
弯
道
内轮
外轮 外轨
内轨
铁
路 问题1：如果火车在两等高铁轨上转弯，试
的 弯
路基
F .o G 平面
铁
路 若火车速度与设计速度不同会怎样?
的 弯
过大时：
F
+FN
m
v2 r
FN
道 外侧轨道与轮缘之间有弹力
过小时：
F -FN
m
v2 r
F
内侧轨道与轮缘之间有弹力 外侧
高一物理精品课件集 生活中的圆周运动
N
解：汽车通过桥顶时，受力情况如图：
2 v 汽车通过桥顶时： mg FN m r 2 v 由牛顿第二定律： F m g m N r
h
mg
r
2 v 由牛顿第三定律： FN ' FN m g m r
O
注意：汽车过拱型桥的速度不宜过大,为 什么？
FN将消失,汽 车将飞离桥面。
你见过凹形的桥吗？
卢 定 桥
拓展: 汽车以恒定的速率v通过半径为r的凹型桥 面，如图所示，求汽车在最低点时对桥面的压力 是多大？
解：汽车通过底部时，受力情况如图： 由牛顿第二定律： v2 FN m g m r v2 FN m g m r v2 FN ' FN m g m r
注意：汽车过凹形桥的速度不宜过 大,为什么？ FN r
FN F mg
火车的向心力：
由mg和FN 的合力提供
演示１ 演示２ 演示3 视频
三、 例、质量为m 的汽车以恒定的速率 v 通过半径 拱 型 为r的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压 桥 力是多大？
黄石长江大桥
例、质量为m 的汽车以恒定的速率v通过半径为r 的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力是 多大？ F
r
1、自行车转弯时所需向心
力由静摩擦力提供。
V
mg =FN
FN
Ff=m
V2
r
mg
Ff
想 一 想
Ff = m
V2
r
一辆汽车绕半径R=９米的圆弧转弯，此过程可 以看作匀速圆周运动。已知此处路面与轮胎之间 的动摩擦因数为0.4，这个人转弯的最大速度不能 超过多少？（最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力） V2 思考：如果汽车速度 大于６m/s，那会出现 什么情况？
解：汽车通过桥顶时，受力情况如图：
2 v 汽车通过桥顶时： mg FN m r 2 v 由牛顿第二定律： F m g m N r
h
mg
r
2 v 由牛顿第三定律： FN ' FN m g m r
O
注意：汽车过拱型桥的速度不宜过大,为 什么？
FN将消失,汽 车将飞离桥面。
你见过凹形的桥吗？
卢 定 桥
拓展: 汽车以恒定的速率v通过半径为r的凹型桥 面，如图所示，求汽车在最低点时对桥面的压力 是多大？
解：汽车通过底部时，受力情况如图： 由牛顿第二定律： v2 FN m g m r v2 FN m g m r v2 FN ' FN m g m r
注意：汽车过凹形桥的速度不宜过 大,为什么？ FN r
FN F mg
火车的向心力：
由mg和FN 的合力提供
演示１ 演示２ 演示3 视频
三、 例、质量为m 的汽车以恒定的速率 v 通过半径 拱 型 为r的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压 桥 力是多大？
黄石长江大桥
例、质量为m 的汽车以恒定的速率v通过半径为r 的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力是 多大？ F
r
1、自行车转弯时所需向心
力由静摩擦力提供。
V
mg =FN
FN
Ff=m
V2
r
mg
Ff
想 一 想
Ff = m
V2
r
一辆汽车绕半径R=９米的圆弧转弯，此过程可 以看作匀速圆周运动。已知此处路面与轮胎之间 的动摩擦因数为0.4，这个人转弯的最大速度不能 超过多少？（最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力） V2 思考：如果汽车速度 大于６m/s，那会出现 什么情况？
《生活中圆周运动》课件
实例2
在汽车转弯时，驾驶员会减速或调整方向盘来改变汽车 的运动状态，以保持汽车的稳定。
详细描述
向心加速度是指物体在圆周运动过程中，受到指向圆心的加速度，由向心力产生 。向心加速度的大小与向心力的大小成正比，方向始终指向圆心。
02 生活中的圆周运动实例
地球的自转和公转
总结词
地球自转和公转是生活中常见的圆周运动实例，它们对地球上的昼夜交替、四季变化等现象有重要影 响。
详细描述
地球自转是指地球绕自身轴线旋转一周的运动，周期为24小时，是昼夜交替的原因。地球公转是指地 球绕太阳旋转的运动，周期为一年，是四季变化的原因。这两种运动都是圆周运动，对地球上的生命 和自然现象具有重要意义。
利用离心运动原理，通过高速旋转将水分从衣物中甩出。
详细描述
洗衣机在洗涤过程中，内桶高速旋转，带动衣物和水一起做圆周运动。在离心力的作用 下，水被甩向内桶的四周，通过排水孔排出，而衣物则在内桶的中央集中，从而达到脱
水的目的。
旋转木马的离心力
总结词
旋转木马利用离心力将游客稳定在座位上。
详细描述
旋转木马在旋转时，游客和座位一起做圆周 运动，产生向外的离心力。离心力与座位对 游客的约束力相互平衡，使游客能够稳定地
传送带的转动
总结词
传送带在生产和物流中广泛应用，其转动是 圆周运动的一种表现形式。
详细描述
传送带通过主动轮的转动带动从动轮转动， 从而实现物品的传输。在传送过程中，传送 带上的物品以一定的线速度做圆周运动，从 起点传送到终点。传送带的设计和运动原理 体现了圆周运动在生产和物流领域中的应用 价值。
03 圆周运动的向心力
向心力的定义和来源
向心力定义
向心力是指物体受到的力，其作 用效果是使物体沿着圆周或圆弧 路径运动，始终指向圆心。
高中物理：5.8生活中的圆周运动课件人教版必修2
指向圆心方向的合力提供向心力,所以： 2 2 v mg FN m v 则：FN m g m r 2 r v 由牛顿第三定律：FN ' FN m g m FN FN’ mg r
r O FNˋ<G 即汽车对桥的压力小于其所受重力， 处于失重状态。
注意：汽车过拱型桥的速度不宜过大,否则FN’将消失, 汽车将飞离桥面做平抛运动。
b：铁路外轨对火车外侧车轮的轮缘产生的水平 弹力提供火车转弯的向心力。
G
F弹
思考2：铁路外轨对火车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=8×105kg，转弯时轮缘 对轨道侧向的弹力多大？
火车质量太大，导致需要的向心力太大，则 铁路外轨对火车轮缘的水平弹力太大，铁轨和 车轮极易受损！
注意：汽车过凹形桥的速度不宜过大,否则FN’过大,汽 车可能压坏凹型桥或者爆胎。
v FN ' FN m g m r
G
FN’
v2 拱型桥： FN ' m g m r 2 v 凹型桥： F' N mg m r 无论过拱型桥还是凹型桥，都应当减速行驶。
当汽车过拱型桥时速度v与桥所受的压力FNˋ的关系
r=h+R地≈R地=6400Km=6400×103m/s F引≈mg
v 由 mg - FN = m r
2
得: FN = mg - m v
3
2
当v gR 7.910 m / s时；
r
座舱对他的支持力FN=0,航天员处于完全失重状态
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。
r O FNˋ<G 即汽车对桥的压力小于其所受重力， 处于失重状态。
注意：汽车过拱型桥的速度不宜过大,否则FN’将消失, 汽车将飞离桥面做平抛运动。
b：铁路外轨对火车外侧车轮的轮缘产生的水平 弹力提供火车转弯的向心力。
G
F弹
思考2：铁路外轨对火车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=8×105kg，转弯时轮缘 对轨道侧向的弹力多大？
火车质量太大，导致需要的向心力太大，则 铁路外轨对火车轮缘的水平弹力太大，铁轨和 车轮极易受损！
注意：汽车过凹形桥的速度不宜过大,否则FN’过大,汽 车可能压坏凹型桥或者爆胎。
v FN ' FN m g m r
G
FN’
v2 拱型桥： FN ' m g m r 2 v 凹型桥： F' N mg m r 无论过拱型桥还是凹型桥，都应当减速行驶。
当汽车过拱型桥时速度v与桥所受的压力FNˋ的关系
r=h+R地≈R地=6400Km=6400×103m/s F引≈mg
v 由 mg - FN = m r
2
得: FN = mg - m v
3
2
当v gR 7.910 m / s时；
r
座舱对他的支持力FN=0,航天员处于完全失重状态
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。
高中物理必修二5.7 生活中的圆周运动 课件(人教版必修2)
2
v2 1 当 FN＝0 时，mg＝m R ② 由台秤上， 手拿一个质量为m，悬线长为R的小球，在 竖直平面内做匀速圆周运动，且摆球正好通 过圆轨的最高点(此时悬线的弹力为零)，求 小球经过最低点时，台秤的示数多大？
解析：小球恰能通过最高点时，重力刚好 提供向心力；在最低点时，台秤的示数等于 整体对秤的压力． 2
铁路转弯处的圆弧半径是300m，轨距是 1.435m，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，才能使铁轨不 受轮缘的挤压？保持内外轨的这个高度差， 如果车的速度大于或小于72km/h，会分别发 生什么现象？说明理由。
讨论：(1)如果车速v＞72km/h(20m/s)，F 将小于需要的向心力，所差的力仍需由外轨 对轮缘的弹力来弥补．这样就出现外侧车轮 的轮缘向外挤压外轨的现象． (2)如果车速v＜72km/h，F将大于需要的 向心力．超出的力则由内轨对内侧车轮缘的 压力来平衡，这样就出现了内侧车轮的轮缘 向外挤压内轨的现象．
(4)离心运动的应用和危害
①利用离心运动制成离心机械．例如离心干燥 器、洗衣机的脱水筒和离心转速计等． ②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间的静摩擦力提供的．如果 转弯时速度过大，所需向心力F很大，大于最大静 摩 擦 力 Fmax ， 汽 车 将 做 离 心 运 动 而 造 成 交 通 事 故．因此，在转弯处，为防止离心运动造成危害： 一是限定车辆的转弯速度；二是把路面筑成外高 内低的斜坡以增大向心力． ③高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许 的最大转速，以防止其内部分子间相互作用力不 足以提供所需向心力，离心运动会使它们破裂．
如图所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为 10m/s 时， 对 3 桥顶的压力为车重的 .如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥 4 顶时，不受摩擦力作用，则汽车通过桥顶的速度应为 ( )
v2 1 当 FN＝0 时，mg＝m R ② 由台秤上， 手拿一个质量为m，悬线长为R的小球，在 竖直平面内做匀速圆周运动，且摆球正好通 过圆轨的最高点(此时悬线的弹力为零)，求 小球经过最低点时，台秤的示数多大？
解析：小球恰能通过最高点时，重力刚好 提供向心力；在最低点时，台秤的示数等于 整体对秤的压力． 2
铁路转弯处的圆弧半径是300m，轨距是 1.435m，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，才能使铁轨不 受轮缘的挤压？保持内外轨的这个高度差， 如果车的速度大于或小于72km/h，会分别发 生什么现象？说明理由。
讨论：(1)如果车速v＞72km/h(20m/s)，F 将小于需要的向心力，所差的力仍需由外轨 对轮缘的弹力来弥补．这样就出现外侧车轮 的轮缘向外挤压外轨的现象． (2)如果车速v＜72km/h，F将大于需要的 向心力．超出的力则由内轨对内侧车轮缘的 压力来平衡，这样就出现了内侧车轮的轮缘 向外挤压内轨的现象．
(4)离心运动的应用和危害
①利用离心运动制成离心机械．例如离心干燥 器、洗衣机的脱水筒和离心转速计等． ②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间的静摩擦力提供的．如果 转弯时速度过大，所需向心力F很大，大于最大静 摩 擦 力 Fmax ， 汽 车 将 做 离 心 运 动 而 造 成 交 通 事 故．因此，在转弯处，为防止离心运动造成危害： 一是限定车辆的转弯速度；二是把路面筑成外高 内低的斜坡以增大向心力． ③高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许 的最大转速，以防止其内部分子间相互作用力不 足以提供所需向心力，离心运动会使它们破裂．
如图所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为 10m/s 时， 对 3 桥顶的压力为车重的 .如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥 4 顶时，不受摩擦力作用，则汽车通过桥顶的速度应为 ( )
生活中的圆周运动课件
生活中的圆周运动课 件
目录
CONTENTS
• 圆周运动的基本概念 • 生活中的圆周运动实例 • 圆周运动中的物理量及其关系 • 圆周运动的规律及其应用 • 圆周运动中的能量转化与守恒 • 圆周运动中的趣味实验与挑战活动
01 圆周运动的基本概念
圆周运动的定义
圆周运动是指物体在 平面内绕固定点做圆 周运动。
转动特点
自行车轮的转动方向与踏 板转动方向相反，这是由 于链条的传动关系所致。
应用场景
在日常生活中，自行车是 一种常见的交通工具，其 轮子的转动使得自行车能 够前进。
汽车轮胎的滚动
汽车轮胎滚动原理
汽车轮胎在地面上的滚动也是圆 周运动的一种表现形式。当汽车 行驶时，轮胎与地面之间产生摩
擦力，使得轮胎发生滚动。
旋转的纸杯
将一个纸杯放在旋转的平台上，观察纸杯的旋转速度和稳定性。
旋转的硬币
将一个硬币放在旋转的平台上，观察硬币的旋转速度和稳定性。
旋转的陀螺
将一个陀螺放在旋转的平台上，观察陀螺的旋转速度和稳定性。
挑战活动
设计一个旋转的迷宫
利用圆周运动原理设计一个旋转的迷宫，迷宫中的道路和障碍物随 着迷宫的旋转而移，挑战者需要在迷宫中寻找出口。
角速度
质点在圆周上运动时，单位时间 内转过的弧度（或角度），数值
是ω，单位是rad/s。
周期
质点绕圆心转一圈所需的时间， 数值是T，单位是s。
线速度、角速度、周期之间的关系
线速度与角速度的关系：v = rω，其中r为半径。 角速度与周期的关系：ω = 2π/T。
线速度与周期的关系：v = 2πr/T。
设计一个旋转的球体
利用圆周运动原理设计一个旋转的球体，球体中的小球随着球体的 旋转而移动，挑战者需要在球体中寻找出口。
目录
CONTENTS
• 圆周运动的基本概念 • 生活中的圆周运动实例 • 圆周运动中的物理量及其关系 • 圆周运动的规律及其应用 • 圆周运动中的能量转化与守恒 • 圆周运动中的趣味实验与挑战活动
01 圆周运动的基本概念
圆周运动的定义
圆周运动是指物体在 平面内绕固定点做圆 周运动。
转动特点
自行车轮的转动方向与踏 板转动方向相反，这是由 于链条的传动关系所致。
应用场景
在日常生活中，自行车是 一种常见的交通工具，其 轮子的转动使得自行车能 够前进。
汽车轮胎的滚动
汽车轮胎滚动原理
汽车轮胎在地面上的滚动也是圆 周运动的一种表现形式。当汽车 行驶时，轮胎与地面之间产生摩
擦力，使得轮胎发生滚动。
旋转的纸杯
将一个纸杯放在旋转的平台上，观察纸杯的旋转速度和稳定性。
旋转的硬币
将一个硬币放在旋转的平台上，观察硬币的旋转速度和稳定性。
旋转的陀螺
将一个陀螺放在旋转的平台上，观察陀螺的旋转速度和稳定性。
挑战活动
设计一个旋转的迷宫
利用圆周运动原理设计一个旋转的迷宫，迷宫中的道路和障碍物随 着迷宫的旋转而移，挑战者需要在迷宫中寻找出口。
角速度
质点在圆周上运动时，单位时间 内转过的弧度（或角度），数值
是ω，单位是rad/s。
周期
质点绕圆心转一圈所需的时间， 数值是T，单位是s。
线速度、角速度、周期之间的关系
线速度与角速度的关系：v = rω，其中r为半径。 角速度与周期的关系：ω = 2π/T。
线速度与周期的关系：v = 2πr/T。
设计一个旋转的球体
利用圆周运动原理设计一个旋转的球体，球体中的小球随着球体的 旋转而移动，挑战者需要在球体中寻找出口。
《生活中的圆周运动》圆周运动PPT优秀课件-人教版高中物理必修二PPT课件
科学课件：/keji an/kexue/ 物理课件：www.1ppt.c om/keji an/wuli /
化学课件：/keji an/huaxue/ 生物课件：www.1ppt.c om/keji an/sheng wu/
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火车转弯略高于内侧半径规定的行驶速度重力g和弹力f的合力拱形桥汽车过拱形桥汽车过凹形桥受力分析向心力结论汽车对桥的压力汽车的重力而且汽车速度越大对桥的压力汽车对桥的压力汽车的重力而且汽车速度越大对桥的压力mgm小于越小大于越大航天器中的失重现象1
第六章圆周运动
学习目标
1．会分析火车转弯、汽车过拱桥等实际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．
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A.当火车以速率v通过此弯路时,火车所受各力的合力方向沿 路基向下 B.当火车以速率v通过此弯路时,火车所受重力与铁轨对其支 持力的合力提供向心力 C.当火车行驶的速率大于v时,外侧铁轨对车轮的轮缘施加压 力 D.当火车行驶的速率小于v时,外侧铁轨对车轮的轮缘施加压 力
【解析】选B、C。火车转弯时,内、外两侧铁轨所受轮 缘对它们的压力均恰好为零,靠重力和支持力的合力提 供向心力,方向水平指向圆心,故A错误,B正确;当速度 大于v时,重力和支持力的合力小于所需向心力,此时外 轨对车轮轮缘施加压力,故C正确;当速度小于v时,重力 和支持力的合力大于向心力,此时内轨对车轮轮缘施加 压力,故D错误。
轨道无侧压力时的车速应是一个定值,即规定速度。
(3)速度关系: ①当火车转弯时的速度v=v0时,轮缘对内、外轨均无侧 向压力。 ②当火车转弯速度v>v0时,外轨对轮缘有向里的侧压力 。 ③当火车转弯速度v<v0时,内轨对轮缘有向外的侧压力 。
【思考·讨论】 情境:高速列车通过如图所示的弯道时做匀速圆周运动
(2)理论分析:根据几何关系知sin
θ=
h L
;由图示火车
的受力情况可得,tan θ= F合 ,当θ很小时,近似认为
mg
sin θ=tan 公式知,F合=
mθvR,02即,所Lh 以 mF合mgg,Lh所以m vFR02合=,m得gvL0h=
。由向心力
ghR
L 。由于
铁轨建成后,h、L、R各量是确定的,故火车转弯时恰对
汽车对桥的压力大于
汽越车大的重力,而且汽车
速度越大,对桥的压力 _____
三、航天器中的失重现象 【思考】 物体放在水平桌面上,它会对桌面产生压力;如果航天 器绕地球做圆周运动,那么航天器中的物体会对航天器 产生压力吗?
提示:航天器中的物体不会对航天器产生压力。
1.向心力分析:宇航员受到的_地__球__引__力__与_座__舱__对__他__的__ _2支_._失持_重_力_状_的态合:当力v为=_他_提__供_时向,心座力舱。对_宇m_g_航-_F员_N=的m支vR2 持。力为零, 宇航员处于完全失重R状g 态。
(2)如果在弯道处使外轨略高于内轨,如图乙所示,火车 转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向不再是竖直的,而 是指向斜向弯道的内侧,它与重力的合力指向圆心,为 火车转弯提供了全部或部分向心力,减轻了轮缘与外轨 的挤压。
2.火车转弯时的规定速度:
(1)相关物理量:若火车转弯时的向心力完全由重力mg 和支持力FN的合力提供,设内、外轨间的距离为L,两轨 高度差为h,火车转弯半径为R,火车的质量为m。
【典例示范】 (多选)在设计水平面内的火车轨道的转弯处时,要设计 为外轨高、内轨低的结构,即路基形成一外高、内低的 斜坡(如图所示),内、外两铁轨间的高度差在设计上应 考虑到铁轨转弯的半径和火车的行驶速度大小。若某 转弯处设计为当火车以速率v通过时,内、外两侧铁轨
所受轮缘对它们的压力均恰好为零。车轮与铁轨间的 摩擦可忽略不计,则下列说法中正确的是 ( )
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
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
mg m v2
FN′=________r_
汽车过凹形桥
mg m v2
FN′=________r _
结论
பைடு நூலகம்
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_____
四、离心运动
1动.。涵义:物体沿_切__线__方__向__飞出或做逐渐远离圆心的运
2.原因:向心力突然消失或_____________提供所需要
的向心力。
合外力不足以
一 火车转弯 1.铁路的弯道:
(1)如果铁路弯道的内外轨一样高,外侧车轮的轮缘挤 压外轨,使外轨发生弹性形变,外轨对轮缘的弹力就是 火车转弯的向心力,如图甲所示,但是火车的质量很大, 靠这种办法得到向心力,轮缘与外缘间的相互作用力太 大,铁轨和车轮极易受损。
讨论: (1)高速列车转弯处的铁轨有什么特点以及转弯时哪些 力提供向心力? (科学思维) 提示:转弯处铁轨外高内低;转弯时由重力和支持力的 合力提供向心力。
(2)高速列车转弯时速度过大或过小,会对哪侧的轨道
有侧压力? (科学思维) 提示:①速度过大,对外侧轨道有侧压力。 ②速度过小,对内侧轨道有侧压力。
即Fn=mgtanθ, 而故FgnR=tmanvR2θ,=v2,若使火车经弯道时的速度v减小,则可以 减小倾角θ,即减小内外轨的高度差,或者减小弯道半 径R,故A、C正确,B、D错误。
2.(多选)山崖边的公路常常称为最险公路,一辆汽车欲 安全通过此弯道公路,下列说法正确的是 ( )
A.若汽车以恒定的角速度转弯,选择内圈较为安全 B.若汽车以大小恒定的线速度转弯,选择外圈较为安全 C.汽车在转弯时受到重力、支持力和摩擦力作用 D.汽车在转弯时受到重力、支持力、摩擦力和向心力 作用
【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:
4.生活中的圆周运动
一、火车转弯 【思考】 火车转弯时外轨与内轨的高度一样吗?火车的车轮设计 有什么特点?
提示:火车转弯时外轨与内轨的高度不一样,外高内低 。火车的车轮设计有突出的轮缘。
1.火车车轮的结构特点:火车的车轮上有突出的轮缘, 火车行驶时,有轮缘的一侧在轨道内。
作用:有助于固定运动轨迹。