人教版（2019）高中物理必修第二册第六章第4节《生活中的圆周运动》课件PPT

必修第二册第六章生活中的圆周运动学习目标引入新课在铁路弯道处，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？问题车轮的构造转弯时内外轨一样高如果铁路弯道的内外轨一样高，火车转弯时，外侧车轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的弹力是火车转弯所需向心力的主要来源（图6.4-2）转弯时外轨高于内轨火车转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向不再是竖直的，而是斜向弯道的内侧，它与重力G的合力指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力。详细分析由受力分析得：若轨道对轮缘无挤压合力恰好可提供转弯所需的向心力则：若火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？详细分析轮缘受到内轨向外的弹力飞机转弯GFFn飞机转弯类似于火车转弯，但是汽车转弯的情况是不是也类似于火车呢？问题与思考汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢?汽车在水平路面上转弯由侧向所受的静摩擦力提供向心力。问题与思考当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时:由此可见:当汽车转弯时,存在一个安全通过的最大速度,如果超过了这个速度,汽车将发生侧滑现象。改进措施:1.增大转弯半径2.增加路面的粗糙程度3.最重要的一点:司机应该减速慢行4.增加路面高度差——外高内低生活实例高速路和赛道转弯处修成外高内低。拱形桥-三种可能的形状拱形桥（凸形桥）凹形桥水平桥问题与探究问题1：汽车静止在桥上与通过平桥时，受力怎样？F压＝FN＝mg问题与探究问题2：汽车过拱形桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重状态F压 ＜mg问题与探究问题3：汽车过拱形桥时，运动速度变大，车对拱桥的压力如何变化？当 FN =0 时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态。FN＝0 时，汽车的速度为多大？临界速度问题与探究问题4：汽车过凹形桥在最低点时，车对凹形桥的压力又怎样？汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于超重状态若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？F压 ＞mg比较三种桥面的受力情况GFN问题与思考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？……算一算【例题】地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球半径R = 6400km，若汽车不断加速，则地面对它的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力FN会变成零？此时司机处于完全失重状态。这里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。 航天器中的超失重问题1.航天器在发射升空（加速上升）时，航天员处在超重还是失重状态？2.航天器在轨道正常运行（绕地球做匀速圆周运动）时，航天员处在超重还是失重状态？FN－mg ＝maFN＞mg分析与解读【解析】航天器绕地球做匀速圆周运动，假设它的线速度的大小为v ，轨道半径近似等于地球半径R ，航天员受到的地球引力近似等于他在地面测得的体重mg .FN ＜mg思考与拓展有人把航天器失重的原因说成是它离地球太远，从而摆脱了地球引力，这种说法对吗？答：正是由于地球引力的存在，才使航天器连同其中的人和物体绕地球做圆周运动.问：如果地球的引力突然消失，航天器将做什么样的运动呢？离心运动定义：做圆周运动的物体，在其所受合外力突然消失，或不足以提供圆周运动所需向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫作离心运动。做离心运动的条件：物体做离心运动，并不是受到“离心力”作用，更不是“离心力”大于向心力，而是外界提供的向心力不足或突然消失。离心运动不是沿着半径背离圆心的运动，而是沿着切线或曲线离心的运动。生活中的离心运动离心分离离心抛掷生活中的离心运动规律总结Fn =mω2r时，物体恰好做圆周运动Fn mω2r时，物体逐渐靠近圆心，做向心运动。课堂练习1. 如果高速转动的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6.4-10中飞轮半径r＝20cm，OO′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的小螺丝钉P，当飞轮转速n＝1 000 r/s时，转动轴OO′受到多大的力？课堂练习2. 有一种叫“飞椅”的游乐项目（图6.4-11）。长为L的钢绳一端系着座椅，另一端固定在半径为r的水平转盘边缘。转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动。当转盘以角速度ω匀速转动时，钢绳与转轴在同一竖直平面内，与竖直方向的夹角为θ。不计钢绳的重力。分析转盘转动的角速度ω与夹角θ的关系。课堂练习3. 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。汽车经过半径为50 m的弯路时，如果车速达到72 km/h，这辆车会不会发生侧滑？课堂练习4. 有一辆质量为800 kg的小汽车驶上圆弧半径为50 m的拱桥，不考虑空气阻力，g取10 m/s2。（1）汽车到达桥顶时速度为5 m/s，汽车对桥的压力是多大？（2）汽车以多大速度经过桥顶时恰好腾空，对桥没有压力？（3）汽车对地面的压力过小是不安全的。从这个角度讲，汽车过桥时的速度不能过大。对于同样的车速，拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？（4）如果拱桥的半径增大到与地球半径R一样，汽车要在桥面上腾空，速度要多大？课堂练习5. 质量为25 kg的小孩坐在秋千上，小孩离系绳子的横梁2.5 m。秋千摆到最低点时，如果小孩运动速度的大小是5 m/s，他对秋千的压力是多大？