人教版物理必修2《生活中的圆周运动》课件
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【人教版】高中物理必修二：生活中的圆周运动ppt优秀课件
凸形桥： 凹形桥：
F压＝mg－m
v2
R
F压＝mg +
m
v2
R
失重 超重
课后思考
桥的速度增大， 会出现什么情
况？
FN ＜mg 失重状态
F压＝mg－m
v2
R
汽车过桥——拱形桥
FN
FN ＝mg－m
v2
R
mg
当FN = 0 时，出现飞车现象，汽车做平抛运动， 汽车及其中的物体处于完全失重状态。
mg＝m
v2
R
v＝ gR
汽车过桥——凹形桥 FN
汽车质量为m，通过桥
最低点速度为v，桥半
mg
径为R，则在最低点汽
车对桥的压力为多大？
解：F合＝FN－mg
Fn= m
v2
R
∴
FN－mg＝m
v2
R
∴
FN ＝mg
+
m
v2
R
由牛顿第三定律得
FN ＞mg 超重状态
F压＝mg
+
m
v2
R
转化模型
拱形桥
凹形桥
学以致用
学以致用
学以致用
学以致用
乘坐如图所示游乐园的过山车时， 质量为m的人随车在竖直平面内沿
车轮的构造
轮缘
思考与讨论：
1、火车转弯时是在做什么运动？ 2、是什么力提供向心力？
铁路的弯道——内外轨一样高
外轨
内轨
FN O
FG 外轨对轮缘的弹力提供向心力
思考：靠这种办法得到的向心力缺点是什么？
如何解决这一实际问题？
铁路的弯道——外轨高于内轨
解决方案
铁路的弯道——外轨高于内轨
高中物理必修二教学课件：生活中的圆周运动 (共23张PPT)
8生活中的圆周运动
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：
Fn
m v2 r
分析做圆周运动的物体受力情况
受力分析
提供向心力
FN Ff
mg
FN mg
O
Ff
O
FN+mg
向心力公式的理解
提供物体做匀速 圆周运动的力
v2
F =m
r
物体做匀速圆周 运动所需的力
练习3
R
如图为过山车轨道
的一部分，若要使
车厢能安全通过圆
形轨道，车厢应从 h？ 多高处释放？不计
一切摩擦与阻力。
实际火车车轮与铁轨模型
Ff F1
1、做圆周运动时向心力由 哪些力提供？
摩擦力、轮缘与铁轨间 的弹力的合力提供
2、优点
结构简单，便于实现
Ff
F1
3、缺点
轮缘与铁轨有挤压， 车轮与铁轨都有磨损
比较在两种不同桥面，桥面受力的情况设车质量为m， 桥面半径为R，此时速度为v。
FN
G 最高点
a
FN
mgmv2 mg失重 R
FaN’
最低点 G
FN'mgmvR2 mg超重
研究与讨论
1、若速度过快，汽车做何 种运动？
提供的向心力不足，做离心 运动，离开桥面做平抛运动
2、有无可能做这样的运动？
若可能应满足怎样的条件？
火车以半径R= 900 m转弯，火车
FN
质量为8×105kg ，速度为30m/s，
火车轨距l=1.4 m，要使火车通过
弯道时仅受重力与轨道的支持力，
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：
Fn
m v2 r
分析做圆周运动的物体受力情况
受力分析
提供向心力
FN Ff
mg
FN mg
O
Ff
O
FN+mg
向心力公式的理解
提供物体做匀速 圆周运动的力
v2
F =m
r
物体做匀速圆周 运动所需的力
练习3
R
如图为过山车轨道
的一部分，若要使
车厢能安全通过圆
形轨道，车厢应从 h？ 多高处释放？不计
一切摩擦与阻力。
实际火车车轮与铁轨模型
Ff F1
1、做圆周运动时向心力由 哪些力提供？
摩擦力、轮缘与铁轨间 的弹力的合力提供
2、优点
结构简单，便于实现
Ff
F1
3、缺点
轮缘与铁轨有挤压， 车轮与铁轨都有磨损
比较在两种不同桥面，桥面受力的情况设车质量为m， 桥面半径为R，此时速度为v。
FN
G 最高点
a
FN
mgmv2 mg失重 R
FaN’
最低点 G
FN'mgmvR2 mg超重
研究与讨论
1、若速度过快，汽车做何 种运动？
提供的向心力不足，做离心 运动，离开桥面做平抛运动
2、有无可能做这样的运动？
若可能应满足怎样的条件？
火车以半径R= 900 m转弯，火车
FN
质量为8×105kg ，速度为30m/s，
火车轨距l=1.4 m，要使火车通过
弯道时仅受重力与轨道的支持力，
人教版物理高中必修二《生活中的圆周运动》课件(共20张PPT)
•
10、阅读一切好书如同和过去最杰出 的人谈 话。2021/8/92021/8/92021/8/98/9/2021 9:20:33 AM
•
11、一个好的教师，是一个懂得心理 学和教 育学的 人。2021/8/92021/8/92021/8/9Aug-219-Aug-21
•
12、要记住，你不仅是教课的教师， 也是学 生的教 育者， 生活的 导师和 道德的 引路人 。2021/8/92021/8/92021/8/9M onday, August 09, 2021
加速度方向
超重失重状态
竖直向下
失重
竖直向上
超重
典型 例题
三、航天器中的失重现象
提出问题
1.假设宇宙飞船质量为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。试求座舱对航天员的支 持力。此时飞船的速度多大?通过求解，你可以得出什 么结论?
•
Jinxing education
/bkpt
•
二、拱形桥
提出问题
2.分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力情况。仍 设汽车的质量为m，在凹形桥上以速度v行驶，桥面的圆弧 半径为R。
•
过拱桥：竖直面内运动，汽车质量为m，桥面半径为R，此时速度为v。
最高点 最低点
汽车对桥面的压力
竖直平面内做圆周运动，若水的质量m＝0.5 kg，绳长l=60 cm， 求： （1)最高点水不流出的最小速率； （2)水在最高点速率v＝3 m/s时，水对桶底的压力。
•
再见
•
典型 例4 在下面所介绍的各种情况中，哪种情况将出现超重现象（ ） 例题 ①荡秋千经过最低点的小孩 ②汽车过凸形桥 ③汽车过凹形桥 ④
新人教版高中物理必修二《生活中的圆周运动》教学课件PPT
为r甲和r乙,根据牛顿第二定律得:f甲= 由题r甲>r乙,则得到:f甲<f乙。
m
v甲2 r甲
,f乙=
m v乙2 r乙
,
二 汽车过拱形桥 1.汽车通过拱形桥的最高点时的情况: 如图所示,设汽车质量为m,桥面的圆弧半径为r,汽车通 过桥面最高点时速率为v。
汽车过拱桥最高点时,重力mg和支持力FN都沿竖直方向, 它们的合力是汽车做圆周运动的向心力,由牛顿第二定
汽车对桥的压力大于
汽越车大的重力,而且汽车
速度越大,对桥的压力 _____
三、航天器中的失重现象 【思考】 物体放在水平桌面上,它会对桌面产生压力;如果航天 器绕地球做圆周运动,那么航天器中的物体会对航天器 产生压力吗?
提示:航天器中的物体不会对航天器产生压力。
1.向心力分析:宇航员受到的_地__球__引__力__与_座__舱__对__他__的__ _2支_._失持_重_力_状_的态合:当力v为=他__提__供_时向,心座力舱。对_宇m_g_航-_F_员N=的m支vR2 持。力为零, 宇航员处于完全失重R状g 态。
【典例示范】 (多选)在设计水平面内的火车轨道的转弯处时,要设计 为外轨高、内轨低的结构,即路基形成一外高、内低的 斜坡(如图所示),内、外两铁轨间的高度差在设计上应 考虑到铁轨转弯的半径和火车的行驶速度大小。若某 转弯处设计为当火车以速率v通过时,内、外两侧铁轨
所受轮缘对它们的压力均恰好为零。车轮与铁轨间的 摩擦可忽略不计,则下列说法中正确的是 ( )
讨论: (1)高速列车转弯处的铁轨有什么特点以及转弯时哪些 力提供向心力? (科学思维) 提示:转弯处铁轨外高内低;转弯时由重力和支持力的 合力提供向心力。
(2)高速列车转弯时速度过大或过小,会对哪侧的轨道 有侧压力? (科学思维) 提示:①速度过大,对外侧轨道有侧压力。 ②速度过小,对内侧轨道有侧压力。
人教版高中物理必修二 (生活中的圆周运动)圆周运动教学课件
如图所示，光滑水平面上，质量为m的小球在拉力F作用下做匀速圆 周运动．若小球运动到P点时，拉力F发生变化，下列关于小球运动 情况的说法中正确的是( ) A．若拉力突然变大，小球将沿轨迹Pb做离心运动 B．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pb做离心运动 C．若拉力突然消失，小球将沿轨迹Pa做离心运动 D．若拉力突然变小，小球将沿轨迹Pc做近心运动
F合＝mgtan α r＝lsin α
由牛顿第二定律得
F合＝mω2r 以上三式联立得
c osα＝g2l
由此可以看出，缆绳与中心轴的夹角跟“旋转秋千”的角
速度和绳长有关，而与所乘坐人的体重无关．
向心力：做圆锥摆运动的小球在水平面内做匀速圆周运动的向心力 是由其受到的重力和悬线拉力T的合力F合提供，
F合＝mgtanα 动力学方程
谢谢聆听
第五章 抛 体 运 动
实验：探究平抛运动的特点
新知导学
一、实验思路 1.思路:把复杂的曲线运动分解为不同方向上的两个相对简单的直线运动. 2.平抛运动的分解方法 (1)平抛运动的特点 物体是沿着水平方向抛出的,在运动过程中只受到竖直向下的重力作用. (2)分解方法 分解为水平方向的分运动和竖直方向的分运动.
“旋转秋千”的运动可简化为圆锥摆模型，当小球在水平面 内做圆周运动时，回答下列问题： (1)小球受到几个力的作用？什么力提供小球做圆周运动的 向心力？ (2)小球在水平方向上有无加速度？在竖直方向有无加速度？ (3)“旋转秋千”缆绳与中心轴的夹角与所乘坐人的质量有 关吗？
设绳长为l，小球的质量为m，缆绳与中心轴的夹角为α， 匀速圆周运动的角速度为ω
生活中的圆周运动
火车转弯
火车转弯时的运动是圆周运动 分析火车的运动回答下列问题
人教版高中物理必修二：5.7《生活中的圆周运动》(共29张)PPT课件
三：航天器中的失重现象
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）。
由物体的运动情况决定 牛顿第二定律F=ma的应用
“供需”平衡 物体做圆周运动
本节课
从“供” “需”两方面研究生活中做圆周运动的 物体
圆周问题1：火车转弯
◆圆周运动(Circular motion)
生 铁路的弯道
活 中
火车车轮的构造
的
圆
周
运 动
火车车轮有 突出的轮缘
请思考：列车的脱轨、翻车事故容易出现在什
◆圆周运动(Circular motion)
生 eg1.一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,
活 中
由于轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段
的 应是( D )
圆 A. a处
周
B. b处
C. c处
D. d处
运
动
a
c
b
d
可能飞离路面的地段应是？
练习
如图6．8—7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
背景问题4 离心运动
绳栓着小球在水平面做匀速圆周运动时，小球所需的 向心力由形变的绳产生的弹力提供。若m、r、ω一定， 向心力F向=mω2r。
F１=0
F m2r
F2 m2r
若突然松手，小球将怎样 运动？
F F２
若绳的拉力F小于它做圆周运动的所需的 向心力，小球将怎样运动？
新人教版高中物理必修二 课件5.7 ：生活中的圆周运动(共22张PPT)
运
动
F合＜mω2r ，物体做逐
渐远离圆心的运动
O
F合 = mω2r，物体做匀速圆周运动
1、定义：做匀速圆周运动的物体，在所受合
力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的
向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动
叫做离心运动。
供<需
2、条件： 0 ≤F合＜mω2r
离
心
运
动
F
的
O
应
用
利用离 心运动 把附着 在物体 上的水 分甩掉
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.
因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超
过规定的速度。
离
心
运
动
v
的
防
OF
止
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。
思 考
要防止离心现象发生，该怎么办？
供<需
1、减小物体运动的速度，使物体作圆周运动
v2
R
FN ＝mg－m
v2 r
【人教版】高中物理必修二：生活中的圆周运动ppt精品课件
课标 点击
1．能分析具体问题中向心力的来源，解决生活中 的圆周运动问题．
2．了解航天器中的失重现象及其原因． 3．了解离心运动及物体做离心运动的条件，知道 离心运动的应用和危害．
课前
导 读 一、铁路的弯道
1．火车转弯时的运动特点．
火车转弯时做的是_圆__周_____运动，因而具有向心加速 度，需要_向__心__力___．
提供(支持力为零)，则据向心力公式Fn＝mg＝m
v2 R
得，v＝
gR (R为圆周半径)，故汽车是否受拱桥顶作用力的临界条
件为：v临＝ gR，此时汽车与拱桥顶无作用力．
(1)当v<v临时，mg<m
v2 R
，车受到桥顶的支持力FN，mg
－FN＝mvR2，故FN＝mg－mvR2.
知识 解惑
(2)当v≥v临时，mg≤mvR2，车不受桥顶的支持力，
问题 探究
设内外轨间的距离为L，内外轨的高度差为h，火车转弯的
半径为R，火车转弯的规定速度为v0，由上页图所示力的合成得
向心力为F合＝mgtan
θ ≈mgsin
θ
＝mg
h L
(θ较小时，sin
θ≈
tan θ )， 由牛顿第二定律得：F合＝mvR02， 所以mgLh＝mvR02，
即火车转弯的规定速度v0＝
凹形桥
受力分析图
以a方向为正方 向，根据牛顿第
二定律列方程
mg－FN1＝m FN1＝mg－m
FN2－mg＝m FN2＝mg＋m
牛顿第三定律
FN1′＝FN1＝ mg－m
FN2′＝FN2＝ mg＋m
讨论
v增大，FN1′减小， v增大，FN2′增大，
当v增大到时，
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1、做圆周运动的物体一旦向心力突然消失，它 会怎样运动？为什么？
2、如果物体受到的合外力不足以提供向心力， 它会怎样运动？为什么？ Nhomakorabea心运动：
做匀速圆周运动的物体， 在所受合力突然消失，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。这种运动 叫做离心运动。
物体做离心运 动的条件：
解决办法
N
F
θ
θ
合
mg 如果实际速度太大,
如果实际速度太小, 外 轨对轮缘有侧压力 内 轨对轮缘有侧压力
汽车过桥
FN
拱形桥
V
R
mg
v FN m g m m g R
2
例1、有一辆质量m为800kg的小汽车驶上圆弧半径为50m 的拱桥。（g取10m/s2） （1）汽车到达桥顶时速度为5m/s，汽车对桥的压力是多 大？ （2）汽车以多大速度经过桥顶时便恰好对桥没有压力而 腾空？ （3）汽车对地面的压力过小是不安全的.因此从这个角 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？
2 v mg－FN＝m r 2 v FN ＝mg－m r
当 v＝ gr 时，座舱对航天员的支持力FN＝0 ， 航天员处于完全失重。
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。
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？
交流讨论：
交流讨论；
人民教育出版社
物理 必修2
5.7 生活中的圆周运动
过山车
摩天轮
旋转椅
汽车过拱桥
火车转弯
火车水平转弯时情况分析(内外轨道 一样高)
F向心力的来源 由外侧轨道对车轮轮
mv 2 缘的挤压力F提供,F= R
FN
F
mg
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。
（4）如果拱桥的半径增大到与地球半径Ｒ一样，汽车要 在地面上腾空，速度要多大？（已知地球半径为6400km ）
航天器中的失重现象
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 。试计算 航天员受到的座椅对他的支持力。
F合 0或 F合 mr
2
离心运动的应用： 离 心 脱 水
离心制管技术
离 心 分 离
离心运动的危害及防止
1）汽车、火车转弯时速度太快会离 心运动而翻车;防止办法：减速、路 面（轨道）筑成外高内低的斜坡。 2）高速转动的砂轮和飞轮破裂;限速度
水流星：
FN
G
总结回顾：
作业： 根据本节所学内容，会解释生活中遇到 的圆周运动。