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1、6.4 6.4 生活中的圆周运动生活中的圆周运动物体做圆周运动需要什么力？谁来提供？向心力的特点？公式：OmgFNf汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢?水平面拐弯1汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。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: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OmgFNFf外高内低(倾斜）拐弯2公路外高内底，除了摩擦力之外，弹力的水平分力提供了一大部分向心力，保障了车辆转弯安全。OmgFNFf车轮
2、构造火车转弯火车转弯弊端分析：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。如果你是设计师，能否设计一个方案，让火车既能安全通过弯道，又能减少轨道与轮缘的挤压？向心力的来源由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力提供 FFNG火车拐弯3NhF 如图，斜面轨道倾角为如图，斜面轨道倾角为，转弯，转弯半径半径r，要使，要使车轮对内外轨都无压车轮对内外轨都无压力力,质量为质量为m的火车运行的速率应的火车运行的速率应该多大该多大?火车拐弯应以火车拐弯应以规定速度规定速度行驶行驶G火车拐弯34汽车过桥黄石长江大桥黄石长江大桥泸定桥泸定桥思考：思考：为什么生活中比较常见的是凸形桥
3、而不是凹形桥呢？问题1：汽车过拱形桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？mgFNv2Rv2RFN mgmv2RF压FN mgm汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重FN mgmgFNm汽车过桥4v2Rmgm 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v2RFN mgm问题2：汽车过拱形桥时，运动速度变大，车对凸桥的压力如何变化？mgFNFN0 时，汽车的速度为多大？汽车过桥4赛车为什么会腾空而起？问题3：汽车过凹形桥时，在最低点时，车对凹桥的压力又怎样？FNmgv2RFN mg+mv2RF压FN mg+mv2RFNmgm汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于
4、超重 FN mg若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？汽车过桥4思考与讨论 当以速度v通过最高点、最低点时哪个位置容易脱离地面，哪个位置容易爆胎？GFNGFN汽车过桥4思考与讨论思考与讨论 地球可以看作一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径地球可以看作一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径 R R（约为（约为 6 400 km 6 400 km）。地面上有一辆汽车在行驶，所受重力）。地面上有一辆汽车在行驶，所受重力 G G mg mg，地面对它的支持力是，地面对它的支持力是 F FN N 。根据上面的分析，汽车速度越大，地面对它的支持力就越小。根据上面的分析，汽车速度越大，地面对它
5、的支持力就越小。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 0 0？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？驾驶员躯体各部分之间的？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？驾驶员躯体各部分之间的压力是多少？他这时可能有什么感觉？压力是多少？他这时可能有什么感觉？5.5.航天器中的失重现象航天器中的失重现象对宇航员，重力提供向心力：mg=mv2/r，由此可以得出此时人对座椅的压力为零，宇航员处于完全失重状态。6 6、离心运动、离心运动6 6、离心、离心运动运动OF F合合 =mm2 2r r，物体做匀速圆周运动物体做匀速圆周运动F
6、 F合合mm2 2r r，物体做逐渐远离圆心的运动物体做逐渐远离圆心的运动F F 合合=0 0，物体沿切线方向飞出远离圆心物体沿切线方向飞出远离圆心F F合合 mm2 2r r，物体做靠近圆心物体做靠近圆心的运动的运动所供=所需，做匀速圆周所供所需，做向心运动所供所需，做离心运动离心抛掷离心脱水离心分离离心甩干离心运动的应用离心运动6汽车拐弯练习：质量为2.0103Kg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2.5104N，汽车经过半径为50m的弯路时，如果汽车的车速达到10m/s，这辆车会不会发生侧滑。如果车速达到30m/s，车将会怎样？如果你是一个设计师，你能否对路面进行简单的
7、设计，以减少对于轮胎的磨损。练习：如图所示，把质量为0.6kg的小物体A放在水平转盘上，A到转盘中心O点的距离为0.2m，若A与转盘间的最大静摩擦力为2N。（g10m/s2）求:(1)转盘绕中心O以=2rad/s的角速度旋转，A相对转盘静止时，转盘对A摩擦力的大小与方向。OA(2)为使物体A相对转盘静止，转盘绕中心O旋转的角速度的最大值。(3)若用细绳一端系着物体A,一端固定在O点，A随水平转盘分别以2rad/s、5rad/s的角速度绕中心旋转时，绳对物体A拉力分别多大。【例2】如图，一辆质量m=500kg的小汽车驶上一座半径r=40m的圆弧形拱桥。（取g=10m/s2）（1）汽车以v1=6m
8、/s的速度经过拱桥的顶部时，圆弧形拱桥对汽车的支持力是多大？（2）汽车以多大速度通过拱桥的顶部时，汽车对圆弧形拱桥的压力恰好为零？【解析】（1）汽车过拱桥的顶部时在竖直方向受重力mg和支持力FN，根据牛顿第二定律有:解得：FN=4550N（2）汽车过拱桥的顶部时，如果对桥的压力为零，则重力提供向心力：解得：v=20m/s3.3.（多选）宇航员在围绕地球做匀速圆周运动的空间站中处于完全失重状态，下列说法正确的是（）A.A.宇航员仍受重力的作用B.B.宇航员受力平衡C.C.宇航员受的重力等于所需的向心力D.D.宇航员不受重力的作用ACAC练习练习1.（多选）下列有关生活中的圆周运动实例分析，其中说法正确的是 （）A洗衣机脱水桶的脱水原理是水滴受到的离心力大于它受到的向心力，从而沿切线方向甩出B汽车通过凹形桥的最低点时，车对桥的压力大于汽车的重力C在铁路的转弯处，通常要求外轨比内轨高，目的是减轻轮缘与外轨的挤压D杂技演员表演“水流星”，当“水流星”通过最高点时处于完全失重状态，不受重力作用BC