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1、5.7 5.7 生活中的圆周运动生活中的圆周运动学习目标学习目标 1、学生通过阅读知道向心力是圆周运动、学生通过阅读知道向心力是圆周运动的物体半径方向的合力，不管是匀速圆的物体半径方向的合力，不管是匀速圆周运动还是周运动还是 变速圆周运动。变速圆周运动。2、通过视频展示常见例子，学会分析、通过视频展示常见例子，学会分析具体问题中的向心力来源。具体问题中的向心力来源。3、通过练习运用匀速圆周运动规律分析和、通过练习运用匀速圆周运动规律分析和 处理生活中的具体实例。处理生活中的具体实例。知识回顾物体做圆周运动时，受力有何共同点物体要受到指向圆心的向心力向心力的特点方向：总是指向圆心大小：是重力和漏
2、斗壁对小球支持力的合力提供的是重力和漏斗壁对小球支持力的合力提供的FGFNAA分析做圆周运动的物体受力情况OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mgF“供需供需”平衡平衡 物体做匀速圆周运动提供物体做匀速圆周运动的力物体做匀速圆周运动所需的力向心力公式的理解=从从“供供”“需需”两方面两方面研究做圆周运动的物体赛道的设计思考火车在水平轨道（内外轨火车在水平轨道（内外轨道一样高）上转弯时，所道一样高）上转弯时，所需的向心力由谁提供？需的向心力由谁提供？外轨外轨内轨内轨FNGoFF合合=mgtan=mv2/R火车转弯规定临界速度火车转弯规定临界速度1、当火车行驶速率、当火车行驶速率
3、时，时，F=F向向，内外轨道对轮缘都没有压力内外轨道对轮缘都没有压力3、当火车行驶速率、当火车行驶速率 时，时，FF向向，道对轮缘有侧压力道对轮缘有侧压力2、当火车行驶速率、当火车行驶速率 时，时，FF向向，道对轮缘有侧压力道对轮缘有侧压力摩托车水平面上转弯摩托车水平面上转弯:GFNf 汽车在水平路面转弯做圆周运动时，汽车在水平路面转弯做圆周运动时，也需要向心力，问这个向心力由什么力提也需要向心力，问这个向心力由什么力提供的？容易造成什么事故？如何改进？供的？容易造成什么事故？如何改进？拓展：拓展：汽车转弯汽车转弯例题例题1 1：一辆汽车：一辆汽车m=2.010m=2.0103 3kgkg在水
4、在水平公路上行驶，经过半径平公路上行驶，经过半径r=50mr=50m的弯的弯路时，如果车速度路时，如果车速度v=72km/hv=72km/h，这辆，这辆汽车会不会发生侧滑？汽车会不会发生侧滑？（已知轮胎与路（已知轮胎与路面间的最大静摩擦力面间的最大静摩擦力f fm m=1.410=1.4104 4N N）1 1、拱（凸）形桥、拱（凸）形桥2 2、凹形桥、凹形桥3 3、平面桥、平面桥当汽车速度多大时当汽车速度多大时,N=0,N=0,此时汽车此时汽车会如何运动会如何运动?mgN随随V V的增大，的增大，FN如何变化？如何变化？当当 时，汽车离开拱形桥做平抛时，汽车离开拱形桥做平抛运动运动你见过你见
5、过凹形凹形的桥吗？的桥吗？纪念园里的铁索桥mgmgN N比较三种桥面受力的情况比较三种桥面受力的情况FN=GGGGGGGNNNNNN失重失重超重超重例例2 2：质质量量为为4000 4000 kgkg的的汽汽车车,通通过过半半径径为为40 40 m m的的凸凸形形桥桥顶顶端端时时,对对桥桥顶顶的的压压力力正正好好为为零零,则则汽汽车车的的速速度度大大小小为为多多少少。(取取10 m/s10 m/s2 2)例例3 3：如如图图所所示示,汽汽车车质质量量为为1.5101.5104 4 kg,kg,以以不不变变的的速速率率先先后后驶驶过过凹凹形形桥桥面面和和凸凸形形桥桥面面,桥桥面面圆圆弧弧半半径径
6、都都为为1515,如如果果桥桥面面承承受受的最大压力不得超过的最大压力不得超过2.0102.0105 5 N.N.1.1.汽车允许的最大速率是多少汽车允许的最大速率是多少?2.2.汽车以此速率驶过桥面的最小压力是汽车以此速率驶过桥面的最小压力是 多少多少?（10 m/s10 m/s2 2）三三.航天器中的失重现象航天器中的失重现象1.1.航天员随太空船一起做什么运动？航天员随太空船一起做什么运动？2.2.宇航员处于什么状态？为什么？宇航员处于什么状态？为什么？请大家阅读课本28面-思考与讨论 说出你的想法G F=mv2/RF=mg mv2/R 当当v=v=FN=0 航天员处于完全失重状态航天员
7、处于完全失重状态把地球看做一个巨大的拱形桥，是什么力把地球看做一个巨大的拱形桥，是什么力提供给汽车做圆周运动运动的向心力提供给汽车做圆周运动运动的向心力？汽车内的人和车的运动情况一样，故也是失重状态。汽车内的人和车的运动情况一样，故也是失重状态。飞起的汽车犹如绕地球运转的太空船，这就是航天器中的失重现飞起的汽车犹如绕地球运转的太空船，这就是航天器中的失重现象是根本。象是根本。四、离心运动四、离心运动 做圆周运动物体一旦失去向心力作用，它会做圆周运动物体一旦失去向心力作用，它会怎样运动？如果物体受的合力不足以提供向心力，怎样运动？如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动？它会怎样运动？1、
8、定义：当向心力突然消失或指向圆心的合力不足时，当向心力突然消失或指向圆心的合力不足时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动。物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动。离心运动的条件离心运动的条件：当向心力消失或指向圆心的合力不足以提供向心力当向心力消失或指向圆心的合力不足以提供向心力F mF m2 2r rF=0F=0 2 2、请举例说明生活中，有哪、请举例说明生活中，有哪些现象是由于离心运动而造成了些现象是由于离心运动而造成了危害？危害？1 1、请举例说明生活中，有哪请举例说明生活中，有哪些现象应用了离心运动？些现象应用了离心运动？离离心心脱脱水水离离心心甩甩干干离心运动的应用用离心机把体温
9、用离心机把体温计的水银柱甩回计的水银柱甩回玻璃泡内玻璃泡内制作棉花糖的原理：制作棉花糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒相似，里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，较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。变得纤细雪白，像一团团棉花。砂轮转速不能过快，防止砂轮做离心运动而瓦解。“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动供提供物体做圆周运动的力需物体做
10、匀速圆周运动所需的力F=匀速圆周运动F向心运动向心、圆周、离心运动C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个向心力，维持其作圆周运动个向心力，维持其作圆周运动A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消、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失时，将沿圆周切线方向离开圆心D、作离心运动的物体，是因为受到离心力作用、作离心运动的物体，是因为受到离心力作用的缘故的缘故1、下列说法正确的是、
11、下列说法正确的是 ()B、为了防止汽车在水平路面上转弯时、为了防止汽车在水平路面上转弯时出现出现“打滑打滑”的现象，可以：的现象，可以：()a、增大汽车转弯时的速度、增大汽车转弯时的速度 b、减小汽车转弯时的速度、减小汽车转弯时的速度 c、增大汽车与路面间的摩擦、增大汽车与路面间的摩擦 d、减小汽车与路面间的摩擦、减小汽车与路面间的摩擦 A、a、b B、a、c C、b、d D、b、cD3、下列说法中错误的有：（、下列说法中错误的有：（）A、提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干、提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干B、转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心、转动带有雨水的雨
12、伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心C、为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过、为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过允许的最大转速允许的最大转速D、离心水泵利用了离心运动的原理、离心水泵利用了离心运动的原理B 思考：司机开着汽车在一宽阔的马路上匀速行思考：司机开着汽车在一宽阔的马路上匀速行驶，突然发现前方有一堵墙，他是刹车好还是转弯驶，突然发现前方有一堵墙，他是刹车好还是转弯好呢好呢？（设转弯时汽车作匀速圆周运动，最大静摩擦力？（设转弯时汽车作匀速圆周运动，最大静摩擦力与滑动摩擦力相等）与滑动摩擦力相等）分析：设汽车原来的速度为分析：设汽车原来的速度为v，汽车与地面的，汽车与
13、地面的摩擦因数为摩擦因数为，汽车的质量为，汽车的质量为m，刹车时：mg=ma，则a=g，向前滑行的距离为：向前滑行的距离为：s=v2/2a=v2/2g，转弯时：转弯时：mg=mv2/R，得：，得：R=v2/g因因sR，故刹车比转弯好，故刹车比转弯好5.汽车与路面的动摩擦因数为汽车与路面的动摩擦因数为m，公路某，公路某转弯处半径为转弯处半径为R（设最大静摩擦力等于滑动设最大静摩擦力等于滑动摩擦力），问：摩擦力），问：（1）若路面水平，汽车转弯不发生侧滑，）若路面水平，汽车转弯不发生侧滑，汽车速度不能超过多少？汽车速度不能超过多少？（2）若将公路转弯处路面设计成外侧高、内侧）若将公路转弯处路面设计
14、成外侧高、内侧低，使路面与水平面有一倾角低，使路面与水平面有一倾角a，汽车以多大，汽车以多大速度转弯使，可以使车与路面间无摩擦力？速度转弯使，可以使车与路面间无摩擦力？5.7 5.7 生活中的圆周运动生活中的圆周运动BACDA（3）当）当 时，物时，物体离开圆轨道做曲线运动体离开圆轨道做曲线运动例、质量为例、质量为1kg1kg的小球沿半径为的小球沿半径为20cm20cm的圆环的圆环在竖直平面内做圆周运动，如图所示，求在竖直平面内做圆周运动，如图所示，求（1 1）小球在圆环的最高点）小球在圆环的最高点A A不掉下来的最不掉下来的最小速度是多少？此时小球的向心加速度是小速度是多少？此时小球的向心加
15、速度是多少？多少？（2 2）若小球仍用以上的速度经过圆环的最）若小球仍用以上的速度经过圆环的最低点低点B B，它对圆环的压力是多少？此时小球，它对圆环的压力是多少？此时小球的向心加速度是多少？的向心加速度是多少？ABATmgTmg过最高点的最小速度是多大过最高点的最小速度是多大?O例、用细绳栓着质量为例、用细绳栓着质量为m m的物体的物体,在竖直在竖直平面内做圆周运动平面内做圆周运动,则下列说法正确的是则下列说法正确的是:A.A.小球过最高点时小球过最高点时,绳子的张力可以为零绳子的张力可以为零B.B.小球过最高点时的最小速度为零小球过最高点时的最小速度为零C.C.小球刚好过最高点是的速度是小
16、球刚好过最高点是的速度是D.D.小球过最高点时小球过最高点时,绳子对小球的作用力可以与球所绳子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反受的重力方向相反TmgO 例、如图所示例、如图所示,一质量为一质量为m m的小的小球用长为球用长为L L的细绳悬于的细绳悬于O O点点,使之在使之在竖直平面内做圆周运动竖直平面内做圆周运动,小球通过小球通过最低点时速率为最低点时速率为v,v,则小球在最低则小球在最低点时细绳的张力大小为多少点时细绳的张力大小为多少?O过最高点的最小过最高点的最小速度是多大速度是多大?V=0例、用一轻杆栓着质量为例、用一轻杆栓着质量为m m的物体的物体,在竖在竖直平面内做圆周运动直
17、平面内做圆周运动,则下列说法正确的则下列说法正确的是是:A.A.小球过最高点时小球过最高点时,杆子的张力可以为零杆子的张力可以为零B.B.小球过最高点时的最小速度为零小球过最高点时的最小速度为零C.C.小球刚好过最高点是的速度是小球刚好过最高点是的速度是D.D.小球过最高点时小球过最高点时,杆子对小球的作用力杆子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反可以与球所受的重力方向相反R R例、长为例、长为0.6m0.6m的轻杆的轻杆OA(OA(不计质量不计质量),A),A端插个质量为端插个质量为2.0kg2.0kg的物体的物体,在竖直平在竖直平面内绕面内绕O O点做圆周运动点做圆周运动,当球达到最高当球达到最高点的速度分别为点的速度分别为3m/s,m/s,2m/s3m/s,m/s,2m/s时时,求杆对球的作用力各为多少求杆对球的作用力各为多少?O O O OA A A A1、杂技演员在做水流星表演时，用绳系着装有水的小桶，在竖直平面内做圆周运动，若水的质量m0.5 kg，绳长l60 cm，（g取10m/s2）求：（1）最高点水不流出的最小速率；（2）水在最高点速率v3 m/s时，水对桶底的压力。ms；2.5N