物理4 生活中的圆周运动课堂教学课件ppt

这是一份物理4 生活中的圆周运动课堂教学课件ppt，共40页。PPT课件主要包含了问题导入，火车转弯，mgtanθ，生活中的例子，汽车过拱形桥，由二力平衡FNG，拱桥限速防脱轨，凹桥限速防爆胎，课堂练习，课堂小结等内容，欢迎下载使用。

在铁路弯道处，稍微留意一下，就能发现内、外轨道的高度略有不同，你能解释其中的原因吗？
火车转弯时实际是在做圆周运动，因而具有向心加速度。是什么力使它产生向心加速度？
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。
外轨对轮缘的弹力提供火车转弯的向心力：
火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损。
②如果在弯道使外轨略高于内轨
火车转弯时铁轨对火车的支持力F支的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧，它与重力mg的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力。
高速公路转弯处和场地自行车比赛的赛道，路面往往有一定的倾斜度说说这样设计的原因。
所以同学们知道为什么把转弯路面设计成这样了吗？
为了让支持力与重力的合力来提供向心力
向心力是按效果命名的力，任何一个力或几个力的合力，只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力。
为什么桥不做成平的呢？
车在桥上那个位置时容易塌？
如果车在乙位置，不会发生坍塌，那么在甲位置时，肯定也不会坍塌。所以只要我们知道乙位置的最大压力，那就可以知道整座桥的了。所以我们只研究乙位置的压力情况即可，即桥的最高点。
1、汽车过平桥时，车对桥的压力怎样？
2、汽车过凸桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？
汽车过拱形桥时的运动也可以看作圆周运动
应用牛顿第二定律：F合=ma
由此可以看出，汽车对桥的压力 小于汽车的重量G， 而且汽车的速度越大，汽车对桥的压力越小。试分析，当汽车的速度不断增大时，会发生什么现象？
时，汽车已经脱离桥面，易发生危险
3、汽车过凹桥时，在最低点时，车对凹桥的压力怎样？
当汽车的速度不断增大时，压力增加。当 压力过大时，汽车将压坏路面或爆胎。
汽车通过凹形桥面的最低点时 ,车对地面的压力比汽车所受的重力大，这样车就不容易被水冲走了。
比较三种桥面受力的情况
例1：一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,由于轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是( ) A、a处  B、b处   C、c处    D、d处
压力最大的地方，则运用凹形桥模型：
例2：如图所示，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 ( )
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
汽车不在拱形桥的最高点或最低点时，如图，它的运动能用上面的方法求解吗？为什么？
可以：同样也是把桥看成圆周运动的一部分。
例3：质量为25kg 的小孩坐在秋千板上，小孩离系绳子的横梁2.5m。如果秋千板摆到最低点时，小孩运动速度的大小是 5 m/s，她对秋千板的压力是多大?
小孩到最低点时可按凹形桥模型处理，受力分析如图所示。
根据牛顿第三定律得知，小孩对秋千板的压力大小500N。
支持力F支与重力mg的合力指提供部分向心力：
指向圆心的力-背向圆心的力=向心力
横县百合完全中学——韦衍虎
6.4生活中的圆周运动
如果把地球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少？……
圆周的半径近似等于地球半径R。
利用拱形桥模型：受力分析如图
当速度到达 时，地面对汽车的支持力FN=0。
一、航天器中的失重现象
当力FN=0时,航天员处于完全失重状态
此时人对座椅的压力为零
物体做圆周运动时指向圆心的合外力等于向心力。
如果此时指向圆心的合外力(F拉）突然消失，物体会怎么运动呢？
①一旦向心力突然消失（F=0），物体就沿着切线方向飞去。
②在合力不足以提供所需的向心力时，物体虽然不会沿切线飞去，也会逐渐远离圆心。
如果合力不足提供向心力的时候会怎么样呢？
什么情况下做离心运动呢？
物体做圆周运动所需的力F需
提供物体做圆周运动的力F合
重力、弹力、摩擦力等，合力或分力提供向心力。
①当F合= F需
②当F合 = 0
③当F合 ＜F需
时，物体做匀速圆周运动
时，物体沿切线方向飞出远离圆心
时，物体做逐渐远离圆心的运动
物体作离心运动的条件：
在炼钢厂中，把熔化的钢水浇入圆柱形模子，模子沿圆柱的中心轴线高速旋转，钢水由于离心运动趋于周壁，冷却后就形成无缝钢管。
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。
当 时，汽车做离心运动
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向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故。
例1：如果高速转动飞轮的重心不在转轴上，运行将不稳定，而且轴承会受到很大的作用力，加速磨损。图中飞轮半径r=20cm，00'为转动轴。正常工作时转动轴受到的水平作用力可以认为是0。假想在飞轮的边缘固定一个质量m=0.01 kg的螺丝钉P，当飞轮转速n=1000r/s时，转动轴00'受到多大的力？
对钉受力分析如图所示。
根据牛顿第三定律得知，轴受到的力F ＝7.89×104N 。
例2：质量为2.0×103kg的汽车在水平公路上行驶，轮胎与路面间的最大静摩擦力为1.4×104N。汽车经过半经为50m的弯路时，如果车速达到72km/h，这辆车会不会发生侧滑?
汽车速度：v=72km/h=20m/s
汽车转弯时做圆周运动，所需要的向心力为：
对小车受力分析如图所示，
而汽车所受的最大静摩擦力F静=1.4×104N
则，F向>Ff所提供的力不能满足汽车转弯时做圆周运动，所以会发生侧滑。
当力FN=0时, 航天员处于完全失重状态
①一旦向心力突然消失（F=0），由于惯性物体就沿着切线方向飞去。
　　1、做圆周运动的物体，在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。