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1、4 生活中的圆周运动第六章 圆周运动2导入新课问题1：火车转弯时的限定速度是怎样规定的？问题2：火车超速时为什么容易造成脱轨事故?问题3：要想避免火车脱轨应该怎样做？3交流讨论1.说一说火车的车轮结构如何？轨道结构如何？一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）火车车轮有火车车轮有突出的轮缘突出的轮缘外轨内轨4一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）2.如果内外轨一样高，火车转弯时做曲线运动，所受合外力应该怎样？需要的向心力由哪些力提供？5一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）FNFG火车车轮受三个力：火车车轮受三个力：重力、支持力、外重力、支持力、外轨对轮缘的弹力轨对轮缘的弹力.外轨对轮缘的弹力外
2、轨对轮缘的弹力F提供向心力提供向心力F=F向向由于该弹力是由于该弹力是由轮缘和外轨由轮缘和外轨的挤压产生的的挤压产生的,且由于火车质且由于火车质量很大量很大,故轮缘故轮缘和外轨间的相和外轨间的相互作用力很大互作用力很大,易损坏铁轨易损坏铁轨.怎么办怎么办?6一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）解析：外轨高内轨低时转弯GFnNhL此为火车此为火车转弯时的转弯时的设计速度设计速度r很小时很小时,sintan3.当轨道平面与水平面之间的夹角为时，分析火车受到哪些力，并分析这时是谁提供火车转弯的向心力？7一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）（1）当）当v=v0时：时：（2）当）当vv0时：时：（3
3、）当）当vv设计设计,情况如何情况如何?(2)如果如果v行驶行驶v设计设计,情况如何情况如何?8一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）9梳理深化1.水平轨道：外轨对外轮的挤压提供向心力。（外轮对外轨有 的挤压，容易脱轨）2.轨道外高内低：提供向心力。一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）向外重力和支持力的合力10一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）3.当vv0时，_受到侧向挤压的力（这时向心力增大，外轨提供一部分力）当vv0时，_受到侧向挤压的力（这时向心力减少，内轨提供一部分力）4.生活中的应用：高速路弯道、场地自行车弯道，杂技飞车走壁内轨外轨11巩固提升一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运
4、动）例1.火车以半径R=900m转弯，火车质量为8105kg，速度为30m/s，火车轨距l=1.4m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？（较小时tan=sin）FNmgFh解析：由力的关系得：解析：由力的关系得：由向心力公式得：由向心力公式得：由几何关系得：由几何关系得：=0.14m12一、火车转弯（水平面内的匀速圆周运动）解析：如图，由牛顿第二定律知:练习1.铁路转弯处的圆弧半径是1435m，内外轨的间距为1.435m规定火车通过这里的速度是144km/h，内外轨的高度差应为多少才能使轨道不受轮缘的挤压？（重力加速度10m/s2）13交流讨论二、汽车过拱形桥(竖直
5、面内的圆周运动）1.如果汽车，以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候，向心力指向哪个方向？3.桥面受到的压力与汽车重力有什么关系？超重还是失重？2.汽车受到哪些力的作用，什么力提供向心力？14交流讨论1.如果汽车，以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候，向心力指向哪个方向？3.桥面受到的压力与汽车重力有什么关系？超重还是失重？汽车受重力和支持力，合力提供向心力向心力竖直向下2.汽车受到哪些力的作用，什么力提供向心力？二、汽车过拱形桥(竖直面内的圆周运动）15 分析：分析：G和和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：可见汽车的速度越
6、大对桥的压力越小。可见汽车的速度越大对桥的压力越小。NG当当 时时汽车对桥的压力为零。（临界速度）汽车对桥的压力为零。（临界速度）4.当v大于v临界时，汽车做什么运动？由于由于由于由于加速度加速度加速度加速度 a a 竖直竖直竖直竖直向下，属失重现象。向下，属失重现象。向下，属失重现象。向下，属失重现象。飞离桥面做平抛运动！飞离桥面做平抛运动！飞离桥面做平抛运动！飞离桥面做平抛运动！二、汽车过拱形桥(竖直面内的圆周运动）16二、汽车过凹形路面（竖直面内的圆周运动）5.如图，如果汽车过凹形路面，压力和重力有什么关系？有向上的加速度有向上的加速度超重超重17梳理深化1.重力和支持力的合力提供向心力
7、二、汽车过拱形桥2.拱形桥：失重（有向下的加速度）F=0时，是最高点的最大临界速度，如果汽车的速度比 大，会飞离桥面做平抛运动18二、凹型路面3.凹型路面：超重（有向上的加速度）4.解题步骤：（1）确定研究对象，找出圆周平面，确定圆心和半径；（2）进行受力分析，画出受力分析图；（3）找出在半径方向的合力，即向心力；（4）用牛顿第二定律 或 列方程求解 梳理深化19巩固提升例2.（多选）如图，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
8、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二、汽车过拱形桥及凹型路面（竖直面上的圆周运动）BC 20练习2：一辆满载的卡车在起伏的公路上匀速行驶，如图所示，由于轮胎过热，容易爆胎。暴胎可能性最大的地段是()ABCDD二、汽车过拱形桥及凹型路面（竖直面上的圆周运动）21交流讨论三、航天器中的失重现象1.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？你可以判断此时的宇航员处于什么状态（超重或失重）驾驶员对座椅的压力为零，驾驶员处于完全失重状态驾驶员对座椅的压力为零，
9、驾驶员处于完全失重状态222.假设宇宙飞船总质量为M，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径r，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力mg。试求座舱对宇航员的支持力为零时飞船的速度多大?通过求解，你可以判断此时的宇航员处于什么状态（超重或失重）。驾驶员驾驶员对座椅的压力为零对座椅的压力为零三、航天器中的失重现象23梳理深化对宇航员，重力提供其做圆周运动的向心力时，由牛顿第二定律可知三、航天器中的失重现象 解得：，人对座椅的压力为零，宇航员处于完全失重状态24巩固提升例3.宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，下列说法正确的是()A.在飞船内可
10、以用天平测量物体的质量B.在飞船内可以用水银气压计测舱内的气压C.在飞船内可以用弹簧测力计测拉力D.在飞船内将重物挂于弹簧测力计上，弹簧测力计示数为0，但重物仍受地球的引力CDCD 三、航天器中的失重现象25练习3.有科学家曾设想，未来人类将离开地球到宇宙中去生活，科学家设计了如图所示的宇宙村，它是一个圆形的密闭建筑，人们生活在圆环的边上为了使人们在其中生活且不至于有失重感，可以让它旋转起来则关于设想的下列说法中正确的是（）A.若要使人类在其中生活时的感觉和在地球上一样（没有失重感），当“宇宙村”转动时，生活在圆环边沿的人的向心加速度应等于地球表面的重力加速度值B.当“宇宙村”转动时，生活在圆
11、环边沿的人受大于重力的静摩擦力作用C.当“宇宙村”转动时，生活在圆环边沿的人受竖直向下的重力作用D.当“宇宙村”转动时，生活在圆环边沿的人受弹力和向心力作用A三、航天器中的失重现象26交流讨论四、离心运动1.物体做匀速圆周运动的条件是什么？合力提供向心力2.如果突然剪断细线小球将做什么运动？沿切线方向做匀速直线运动mOr光滑水平面离心运动27四、离心运动做圆周运动的物体，在提供的向心力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。3.物体做离心运动的条件？4.生活中哪些现象是离心运动的应用，哪些情况是防止离心运动？应用：离心脱水、棉花糖、离心机、把体温计的水银柱
12、甩回玻璃泡内；防止：汽车转弯，高速转动的砂轮、飞轮的限速。28梳理深化四、离心运动1.离心运动：做圆周运动的物体，在提供的向心力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。2.物体做离心运动的条件：Fn F需向需向29离离离离心心心心抛抛抛抛掷掷掷掷离离离离心心心心脱脱脱脱水水水水离离离离心心心心分分分分离离离离离离离离心心心心甩甩甩甩干干干干四、离心运动的应用30四、离心运动的防止OFvOvF静静31巩固提升例4.如图所示为洗衣机脱水筒在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上有一件湿衣服与圆筒一起运动，衣服相对于圆筒壁静止，则()A.衣服受重力、弹力、压力、摩擦力、向
13、心力五个力作用B.洗衣机脱水筒转动得越快，衣服与筒壁间的弹力就越小C.衣服上的水滴与衣服间的附着力不足以提供水滴所需要的向心力时，水滴做离心运动D.衣服上的水滴与衣服间的附着力大于水滴所需的向心力时，水滴做离心运动C 四、离心运动的应用与防止32练习4.（多选）如图所示，光滑的水平面上，小球m在拉力F作用下做匀速圆周运动，若小球到达P点时F突然发生变化，下列关于小球运动的说法正确的是()A.F 突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动B.F 突然变小，小球将沿轨迹Pa做离心运动C.F 突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动D.F 突然变小，小球将沿轨迹Pc逐渐靠近圆心AC四、离心运动的应用与防止33课堂小结生活中的圆周运动火车转弯汽车过拱形桥汽车过凹型路面航天器中的失重现象离心现象向心力的来源临界速度速度过大、过小时铁轨的受力情况对桥面的压力与重力的关系对路面的压力与重力的关系，超重重力提供自身做圆周运动向心力及现象离心现象的条件、应用、防止34课外拓展汽车能通过圆形轨道的最高点吗？联想：过山车上的人为什么不会掉下来能，经过最高点时速度大于 ，重力提供向心力r谢谢观看，谢谢观看，你学到了什么？你学到了什么？