2017_2018年高中物理第五章曲线运动第7节生活中的圆周运动课件新人教版必修2
[典例]
有一列重为100 t的火车，以72 km/h的速率匀速通过一
个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400 m。(g取10 m/s2) (1)试计算铁轨受到的侧压力大小； (2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为 零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的正切值。
[审题指导] (1)问中，外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需要的向心力。 (2)问中，重力和铁轨对火车的支持力的合力提供火车转弯的向 心力。
[解析] (1)v＝72 km/h＝20 m/s，外轨对轮缘的侧压力提供火 车转弯所需要的向心力，所以有： v2 105×202 FN＝m r ＝ 400 N＝1×105 N 由牛顿第三定律可知铁轨受到的侧压力大小等于1×105 N。 (2)火车过弯道，重力和铁轨对火车的支持力的合力 v2 正好提供向心力，如图所示，则mgtan θ＝m r 。 v2 由此可得tan θ＝rg＝0.1。 [答案] (1)105 N (2)0.1
提示：根据汽车过凸形桥的原理，地球对它的支持力FN＝mg v2 －m r ，随v的增大，FN减小，所以驾驶员有失重的感觉。
(2)雨天，当你旋转自己的雨伞时，会发现水滴沿 着伞的边缘切线飞出(如图571所示)，你能说 出其中的原因吗？
提示：旋转雨伞时，水滴也随着运动起来，但
图571
伞面上的水滴受到的力不足以提供其做圆周运动的向心力，水 滴由于惯性要保持其原来的速度方向而沿切线方向飞出。
第 7节
生活中的圆周运动
1．火车转弯处，外轨略高于内轨，使得火车所受支持 力和重力的合力提供向心力。当火车以合适的速率 通过弯道时，可以避免火车轮缘对内、外轨的挤压 磨损。 2．汽车过拱形桥时，在凸形桥的桥顶上，汽车对桥的 压力小于汽车重力，汽车在桥顶的安全行驶速度小 于 gR ；汽车在凹形桥的最低点处，汽车对桥的压 力大于汽车的重力。 3．绕地球做匀速圆周运动的航天器中，宇航员具有指 向地心的向心加速度，处于完全失重状态。 4．做圆周运动的物体，当合外力突然消失或不足以提 供向心力时， 物体将做离心运动；当合外力突然 大于所需向心力时，物体将做近心运动。
2 v mg－FN ＝m Fn＝_______ r
汽车过凹形桥
2 v FN－mg ＝m Fn＝_______ r
v2 mg－m r FN′＝________
v2 mg＋m r FN′＝_________
汽车对桥的压力小于汽车 汽车对桥的压力大于汽车 的重量，而且汽车速度越 的重量，而且汽车速度越 越大 越小 大，对桥的压力____ 大，对桥的压力____
火车转弯问题
1．火车车轮的特点：火车的车轮有凸出的轮缘，火车在铁轨上 运行时，车轮与铁轨有水平与竖直两个接触面，这种结构特点，主要 是避免火车运行时脱轨，如图 572 所示。
图 572
2．圆周平面的特点：弯道处外轨高于内轨，但火车在行驶过 程中，重心高度不变，即火车的重心轨迹在同一水平面内，火车 的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心。 3．向心力的来源分析：火车速度合适时，火车受重力和支持 力作用，火车转弯所需的向心力完全由重力和支持力的合力提 供，合力沿水平方向，大小F＝mgtan θ。
一、铁路的弯道 1．火车在弯道上的运动特点
向心 加速度， 火车在弯道上运动时做圆周运动， 具有_____ 由于其
向心力 。 质量巨大，因此需要很大的_______
2．转弯处内外轨一样高的缺点
外轨 对轮缘的弹力提供向心 如果转弯处内外轨一样高， 则由_____
力，这样铁轨和车轮极易受损。
3．铁路弯道的特点
远离圆心 的运动。 (1)定义：物体沿切线飞出或做逐渐_________
向心力。 (2)原因：向心力突然消失或外力不足以提供所需______
1．自主思考——判一判 (1)火车转弯时的向心力是车轨与车轮间的挤压提供的。 (2)火车通过弯道时具有速度的限制。 ( ×) (√ ) ( ×) ( √) (√ ) ( ×)
Hale Waihona Puke 图5734．规定速度分析：若火车转弯时只受重力和支持力作用，不 v02 受轨道压力，则mgtan θ＝m R ，可得v0＝ gRtan θ 。(R为弯道半 径，θ为轨道所在平面与水平面的夹角，v0为转弯处的规定速度) 5．轨道压力分析 (1)当火车行驶速度v等于规定速度v0时，所需向心力仅由重力 和弹力的合力提供，此时火车对内外轨道无挤压作用。 (2)当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时，火车所需向心力 不再仅由重力和弹力的合力提供，此时内外轨道对火车轮缘有挤压 作用，具体情况如下。 ①当火车行驶速度v>v0时，外轨道对轮缘有侧压力。 ②当火车行驶速度v<v0时，内轨道对轮缘有侧压力。
压力为零 。 状态，对座椅_________
(3)航天器内的任何物体之间均没有压力。
2．对失重现象的认识
完全失重 状态，但并不是物体 航天器内的任何物体都处于_________
不受地球引力。正因为受到地球引力的作用才使航天器连同其中
匀速圆周运动 。 的乘员做______________
3．离心运动
(3)汽车在拱形桥上行驶，速度较小时，对桥面的压力大于车重； 速度较大时，对桥面的压力小于车重。 (4)汽车过凹形桥底部时，对桥面的压力一定大于车重。
(5)绕地球做匀速圆周运动的航天器中的宇航员及所有物体均处于 完全失重状态。 (6)航天器中处于完全失重状态的物体不受重力作用。
2．合作探究——议一议 (1)地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面半径等于地球半径，试 讨论：地面上有一辆汽车在行驶，地面对它的支持力与汽车 的速度有何关系？驾驶员有什么感觉？
内轨 。 外轨 略高于_____ (1)转弯处_____
(2)铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道内侧 ____。 (3)铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向轨道的
圆心 ，它提供了火车以规定速度行驶时的_______ 向心力 。 _____
二、 拱形桥
汽车过凸形桥 受力 分析 向心力 对桥的 压力 结论
三、航天器中的失重现象及离心运动 1．航天器在近地轨道的运动 (1)对航天器，在近地轨道可认为地球的万有引力等于其重 v2 MR 力，重力充当向心力，满足的关系为Mg＝____。 (2)对航天员，由重力和座椅的支持力提供向心力，满足的 v2 mg－FN ＝m ，由此可得FN＝0，航天员处于完全失重 关系为________ ________ r
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(完整版)人教版高中物理必修二第五章曲线运动教材分析课件(共51张PPT)
26
第1节 曲线运动
曲线运动的概念；曲线运动的方向；曲线运动的条件 演示实验
27
曲线运动速度的方向
打磨金属
掷链球
水滴飞溅 28
曲线运动的条件
29
30
31
小船过河
A
B
v船
v合
θ
v水
A
v合 v船
v船
v合
θ
θ
v水
θ
v船 v水
1.船头指向正对岸 2.船头偏向上游且v船＞v水 3.若v船＜v水,
渡河时间最短 当cosθ=v水/v船 时，
正 确 认 识 圆 周 运 动 的 Δv 至 此
已经有了相当基础，这里又作 了进一步强化
把对Δv方向的分析分为五步
骤，减小台阶，降低坡度
21
1.分别作出质点在A、B两点的速度矢量（长度一样）。
2.将vA的起点移到B，并保持vA的长度和方向不变。 3. 以vA的箭头端为起点， vB的箭头端为终点作矢量Δv。 4. Δv/Δt 是质点由A到B的平均加速度，Δv 的方向就是加速度
当船头与上游成(900
tmin=d/v船
航程最短Smin=d
航程为S=d/cosθ 渡河时间为 t=d/v船sinθ
－θ),
sinθ=v船/v水时 最短航程为 smin=d/sinθ
32
拉绳问题的分解
vA ?
θ
vA＝v合 cosθ
v⊥ 垂直于绳方向的转动
v合 v∥
沿绳方向的运动
注意：1) v合即为船实际运动的速度 2)沿绳的方向上各点的速度大小相等
正 确 认 识 圆 周 运 动 的 Δv 至 此
已经有了相当基础，这里又作 了进一步强化
第1节 曲线运动
曲线运动的概念；曲线运动的方向；曲线运动的条件 演示实验
27
曲线运动速度的方向
打磨金属
掷链球
水滴飞溅 28
曲线运动的条件
29
30
31
小船过河
A
B
v船
v合
θ
v水
A
v合 v船
v船
v合
θ
θ
v水
θ
v船 v水
1.船头指向正对岸 2.船头偏向上游且v船＞v水 3.若v船＜v水,
渡河时间最短 当cosθ=v水/v船 时，
正 确 认 识 圆 周 运 动 的 Δv 至 此
已经有了相当基础，这里又作 了进一步强化
把对Δv方向的分析分为五步
骤，减小台阶，降低坡度
21
1.分别作出质点在A、B两点的速度矢量（长度一样）。
2.将vA的起点移到B，并保持vA的长度和方向不变。 3. 以vA的箭头端为起点， vB的箭头端为终点作矢量Δv。 4. Δv/Δt 是质点由A到B的平均加速度，Δv 的方向就是加速度
当船头与上游成(900
tmin=d/v船
航程最短Smin=d
航程为S=d/cosθ 渡河时间为 t=d/v船sinθ
－θ),
sinθ=v船/v水时 最短航程为 smin=d/sinθ
32
拉绳问题的分解
vA ?
θ
vA＝v合 cosθ
v⊥ 垂直于绳方向的转动
v合 v∥
沿绳方向的运动
注意：1) v合即为船实际运动的速度 2)沿绳的方向上各点的速度大小相等
正 确 认 识 圆 周 运 动 的 Δv 至 此
已经有了相当基础，这里又作 了进一步强化
人教版高一物理必修2第五章曲线运动第7节 生活中的圆周运动课件(希沃白板+PPT,32张,内含视频)
人教版高一物理必修2第五章曲线运动 第7节 生活中的圆周运动课件(希沃白板+ PPT,32 张，内 含视频 ） 人教版高一物理必修2第五章曲线运动 第7节 生活中的圆周运动课件(希沃白板+ PPT,32 张，内 含视频 ）
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高中物理第五章7生活中的圆周运动课件高一物理课件
4.举例:
在水平路面上转弯的汽车,向心力由静摩擦力提供。当最大静摩擦力不足以
提供向心力时,
2
即 Ffmax< , 汽车将做离心运动。
第八页，共三十三页。
一
二
三
一、火车转弯问题
1.运动特点:火车在铁轨上转弯可以看成(kàn chénɡ)是水平面上的匀速圆周
运动,如图所示。
第九页，共三十三页。
一
心力完全由重力和支持力的合力提供,mgtan θ=
0 2
(合力沿水平
方向, 如图所示), 可得0 = tan(为弯道半径, 为轨道所在平
面与水平面的夹角, 0 为转弯处的规定速度)。
第十一页，共三十三页。
一
二
三
4.速度及轨道压力分析(fēnxī):
温馨提示汽车、摩托车赛道拐弯处,高速公路转弯处设计成外高内低,也是尽
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突然变大,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
第二十页，共三十三页。
类型
(lèixíng)
一
类型
类型
二
运动的条件
面内做圆周运动,如图所示
是运动到最
高点速度
v=0
第十八页，共三十三页。
最高点受力分析
v> gR时,
杆或管的外侧
产生向下的拉力或压力
V=
gR时, 球
在最高点只受
重力, 不受杆或
管的作用力
V<
在水平路面上转弯的汽车,向心力由静摩擦力提供。当最大静摩擦力不足以
提供向心力时,
2
即 Ffmax< , 汽车将做离心运动。
第八页，共三十三页。
一
二
三
一、火车转弯问题
1.运动特点:火车在铁轨上转弯可以看成(kàn chénɡ)是水平面上的匀速圆周
运动,如图所示。
第九页，共三十三页。
一
心力完全由重力和支持力的合力提供,mgtan θ=
0 2
(合力沿水平
方向, 如图所示), 可得0 = tan(为弯道半径, 为轨道所在平
面与水平面的夹角, 0 为转弯处的规定速度)。
第十一页，共三十三页。
一
二
三
4.速度及轨道压力分析(fēnxī):
温馨提示汽车、摩托车赛道拐弯处,高速公路转弯处设计成外高内低,也是尽
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突然变大,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
第二十页，共三十三页。
类型
(lèixíng)
一
类型
类型
二
运动的条件
面内做圆周运动,如图所示
是运动到最
高点速度
v=0
第十八页，共三十三页。
最高点受力分析
v> gR时,
杆或管的外侧
产生向下的拉力或压力
V=
gR时, 球
在最高点只受
重力, 不受杆或
管的作用力
V<
人教版高中物理必修2第五章 曲线运动7. 生活中的圆周运动 课件(4)
F 0
F mr 2 F mr 2
作离心运动的条件：
F合 0或F合 Fn
精品PPT
2、合外力与向心力的关系
做匀速圆周运动的物体,由于惯性总有沿切线方向飞 去的倾向,在合外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,做逐渐远离圆心的离心运动;当合 外力大于物体做圆周运动所需的向心力时,物体做离圆心 越来越近的向心运动;只有当合外力等于所需的向心力时, 物体才可能做匀速圆周运动。
FN
由牛顿第二定律:
Ff
FN
mg
m
v2 r
FN
mg
m
v2 F
r
G
超重 由牛顿第三定律：FN
FN
mg
m v2 r
当汽车通过桥最低点时的速度逐渐增大时
FN和FN′怎样变化? 精品PPT
比较三种桥面受力的情况
FN
G FN
m v2 r
G
FN
FN
G
v2 m
r
G
FN
FN = G
G
精品PPT
问题4、航天器中的失重现象
N sin mg
N cos F 向
N θ
G
精品PPT
结论
将路面倾斜的原因是让支持力与竖直方向成一角 度，这样支持力的水平分力就可以提供部分向心 力，减小静摩擦力的负担。
讨论：如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？ 如果能，对速度有什么要求？
精品PPT
问题：如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？ 如果能，对速度有什么要求？
"供需"不平衡 精品PPT
问题：当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改 造？内外轨的高度差h如何确定？
v2 m0
F mr 2 F mr 2
作离心运动的条件：
F合 0或F合 Fn
精品PPT
2、合外力与向心力的关系
做匀速圆周运动的物体,由于惯性总有沿切线方向飞 去的倾向,在合外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,做逐渐远离圆心的离心运动;当合 外力大于物体做圆周运动所需的向心力时,物体做离圆心 越来越近的向心运动;只有当合外力等于所需的向心力时, 物体才可能做匀速圆周运动。
FN
由牛顿第二定律:
Ff
FN
mg
m
v2 r
FN
mg
m
v2 F
r
G
超重 由牛顿第三定律：FN
FN
mg
m v2 r
当汽车通过桥最低点时的速度逐渐增大时
FN和FN′怎样变化? 精品PPT
比较三种桥面受力的情况
FN
G FN
m v2 r
G
FN
FN
G
v2 m
r
G
FN
FN = G
G
精品PPT
问题4、航天器中的失重现象
N sin mg
N cos F 向
N θ
G
精品PPT
结论
将路面倾斜的原因是让支持力与竖直方向成一角 度，这样支持力的水平分力就可以提供部分向心 力，减小静摩擦力的负担。
讨论：如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？ 如果能，对速度有什么要求？
精品PPT
问题：如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？ 如果能，对速度有什么要求？
"供需"不平衡 精品PPT
问题：当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改 造？内外轨的高度差h如何确定？
v2 m0
高中物理 第5章 曲线运动 7 生活中的圆周运动课件 新
2．受力特点 在实际的火车转弯处，外轨高于内轨，火车所受支持力的方向斜向上，其 竖直分力可以与重力平衡，其水平分力可以提供向心力，或者说火车所受支持 力与重力的合力可以提供向心力．
3．速度与轨道压力的关系 (1)若火车转弯时，火车所受支持力与重力的合力充当向心力，则 mgtan θ ＝mvR20，如图 5-7-4 所示，则 v0＝ gRtan θ ，其中 R 为弯道半径，θ 为轨道平面 与水平面的夹角(tan θ ≈Lh，h 为内外轨高度差，L 为内外轨间距)，v0 为转弯处 的规定速度．此时，内外轨道对火车均无挤压作用；
[后思考] 除了火车弯道具有内低外高的特点外，你还了解哪些道路具有这样的特 点？
图 5-7-2 【提示】 有些道路具有外高内低的特点是为了增加车辆做圆周运动的向 心力，进而提高了车辆的运动速度，因此一些赛车项目的赛道的弯道要做得外 高内低，比如汽车、摩托车、自行车赛道的弯道，高速公路的拐弯处等．
[合作探讨] 火车在铁轨上转弯可以看成是匀速圆周运动，如图 5-7-3 所示，请思考下列 问题：
知
知
识
识
点
点
一
三
7．生活中的圆周运动
学
知
业
识
分
点
层
二
测
评
学习目标 1.知道具体问题中的向心力来源．(难 点) 2.掌握分析、处理生产和生活中实例 的方法．(重点、难点) 3.掌握物体在变速圆周运动中特殊 点的向心力、向心加速度的求法．(重 点、难点)
知识脉络
铁路的弯道
[先填空] 1．火车在弯道上的运动特点 火车在弯道上运动时实际上在做圆周运动，因而具有向心加速度，由于其 质量巨大，需要很大的向心力．
【答案】 AC
人教版高中物理必修2课件 第五章 7生活中的圆周运动
1.分析汽车过桥这类问题时应把握以下两点： (1)汽车在拱桥上的运动是竖直面内的圆周运动. (2)向心力来源(最高点和最低点)：重力和桥面的 支持力 的合力提供向心力. 2.汽车过凸形桥(如图 2 甲)：
汽车在凸形桥最高点时，加速度向下，合力向下，此 时满足 mg－FN ＝mvR2，FN＝ mg－mvR2 ，车对桥面的压
压力.
总结提升
解析答案
返回
四、航天器中的失重现象 离心运动 知识梳理
1.航天器在近地轨道的运动 (1)对于航天器，重力充当向心力，满足的关系为 mg ＝mvR2，航天器的速度 v＝ gR . (2)对于航天员，由重力和座椅的支持力提供向心力，满足的关系为mg－FN ＝mRv2. 当 v＝ gR时，座舱对宇航员的支持力 FN＝ 0 ，宇航员处于 完全失重 状态.
第五章 曲线运动
7 生活中的圆周运动
目标 定位
1.会分析火车转弯处、汽车过拱桥时向心力的来源，能解决生活中的圆 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及危害.
栏目 索引
一、铁路的弯道 二、拱形桥 三、竖直面内的绳、杆模型问题 四、航天器中的失重现象 离心运动
答案
典例精析
例4 下列有关洗衣机脱水筒的脱水原理说法正确的是( ) A.水滴受离心力作用，而沿背离圆心的方向甩出 B.水滴受到向心力，由于惯性沿切线方向甩出 C.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 D.水滴与衣服间的附着力小于它所需的向心力，于是沿切线方向甩出
总结提升
解析答案
答案
2.对失重现象的认识 航天器内的任何物体都处于完全失重状态，但并不是物体不受重力.正因为 受到重力作用才使航天器连同其中的宇航员环绕地球转动 . 3.离心运动 (1)定义：物体沿切线飞出或做 逐渐远离 圆心的运动. (2)实质：离心运动的实质是物体惯性的表现.做圆周运动的物体，总有沿 着圆周切线飞出去的趋势，之所以没有飞出去，是因为受到 向心力的作用. 从某种意义上说，向心力的作用是不断地把物体从圆周运动的切线方向拉 到圆周上来.一旦作为向心力的合外力突然消失 或 不足以提供 所需向心力， 物体就会发生离心运动.
汽车在凸形桥最高点时，加速度向下，合力向下，此 时满足 mg－FN ＝mvR2，FN＝ mg－mvR2 ，车对桥面的压
压力.
总结提升
解析答案
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四、航天器中的失重现象 离心运动 知识梳理
1.航天器在近地轨道的运动 (1)对于航天器，重力充当向心力，满足的关系为 mg ＝mvR2，航天器的速度 v＝ gR . (2)对于航天员，由重力和座椅的支持力提供向心力，满足的关系为mg－FN ＝mRv2. 当 v＝ gR时，座舱对宇航员的支持力 FN＝ 0 ，宇航员处于 完全失重 状态.
第五章 曲线运动
7 生活中的圆周运动
目标 定位
1.会分析火车转弯处、汽车过拱桥时向心力的来源，能解决生活中的圆 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及危害.
栏目 索引
一、铁路的弯道 二、拱形桥 三、竖直面内的绳、杆模型问题 四、航天器中的失重现象 离心运动
答案
典例精析
例4 下列有关洗衣机脱水筒的脱水原理说法正确的是( ) A.水滴受离心力作用，而沿背离圆心的方向甩出 B.水滴受到向心力，由于惯性沿切线方向甩出 C.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 D.水滴与衣服间的附着力小于它所需的向心力，于是沿切线方向甩出
总结提升
解析答案
答案
2.对失重现象的认识 航天器内的任何物体都处于完全失重状态，但并不是物体不受重力.正因为 受到重力作用才使航天器连同其中的宇航员环绕地球转动 . 3.离心运动 (1)定义：物体沿切线飞出或做 逐渐远离 圆心的运动. (2)实质：离心运动的实质是物体惯性的表现.做圆周运动的物体，总有沿 着圆周切线飞出去的趋势，之所以没有飞出去，是因为受到 向心力的作用. 从某种意义上说，向心力的作用是不断地把物体从圆周运动的切线方向拉 到圆周上来.一旦作为向心力的合外力突然消失 或 不足以提供 所需向心力， 物体就会发生离心运动.
新人教版高一物理必修二课件%3A5.7生活中的圆周运动
供<需
2、条件：0 ≤F合＜mω2r
四、离心运动
3、离心运动的应用
离
离
心
心
甩
抛
干
掷
离
离
心
心
脱
分
水
离
四、离心运动
用离心机把 体温计的水 银柱甩回玻 璃泡内
制作棉花糖的原理： 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 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，变得纤细雪白，像 一团团棉花.
m
v2 R
a FN
FN
mg
m
v2 R
m g
由牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力比汽车重力
二、拱形桥
用模拟实验验证分析
注意观察指针的偏转大小
二、拱形桥
小结：
最高点
汽车对桥面的压力
超重失重状态
最低点
课堂小结
两类圆周运动问题分 析
水平面内的圆周运 动
竖直面内的圆周运动
受力情况
FN Ff
mg
l
Rg
h
一、铁路的弯道
车轮的构 造
火车车轮有突出的轮 缘
一、铁路的弯道
铁路的弯 ——内外轨道一样
道
高
F
F向心力
m
v2 r
N
.F
G
外轨对轮缘的弹力提供向心 力
问题探 究
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？
一、铁路的弯道
问题探 究 请设计一个方案让火车沿轨道安全通过
弯道
设计方案思想简述 画出草图 简单计算说明 可行性分析
2、条件：0 ≤F合＜mω2r
四、离心运动
3、离心运动的应用
离
离
心
心
甩
抛
干
掷
离
离
心
心
脱
分
水
离
四、离心运动
用离心机把 体温计的水 银柱甩回玻 璃泡内
制作棉花糖的原理： 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 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，变得纤细雪白，像 一团团棉花.
m
v2 R
a FN
FN
mg
m
v2 R
m g
由牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力比汽车重力
二、拱形桥
用模拟实验验证分析
注意观察指针的偏转大小
二、拱形桥
小结：
最高点
汽车对桥面的压力
超重失重状态
最低点
课堂小结
两类圆周运动问题分 析
水平面内的圆周运 动
竖直面内的圆周运动
受力情况
FN Ff
mg
l
Rg
h
一、铁路的弯道
车轮的构 造
火车车轮有突出的轮 缘
一、铁路的弯道
铁路的弯 ——内外轨道一样
道
高
F
F向心力
m
v2 r
N
.F
G
外轨对轮缘的弹力提供向心 力
问题探 究
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？
一、铁路的弯道
问题探 究 请设计一个方案让火车沿轨道安全通过
弯道
设计方案思想简述 画出草图 简单计算说明 可行性分析
人教版高一物理必修2第五章曲线运动第7节 生活中的圆周运动课件(希沃白板+PPT,32张,内含视频)
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人教版高一物理必修2第五章曲线运动第7节生活中的圆周运动课件(共23张PPT)
由于火车质量太大，
靠这种方法得到向心力，
轮缘与外轨间的相互作用
力太大，铁轨和车轮极易
受损。
4．如果在弯道使外轨略高于内轨，如图所示，火 车直转的弯，时而铁是轨斜对向火弯车道的的支内持侧力，F它N的与方重向力不G的再合是力竖 指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力。 这就减轻了
轮缘与外轨的挤压。在修
（1）当F=mω2r时，物体将
继续在原轨道上做匀速圆周
运动，轨迹如图①所示。
（2）当F=0时，即外界所提供的合力F为零或外 力突然消失时，物体的加速度为零，物体的速 度不会发生改变，由于物体有惯性，将会沿圆 周在该点的切线方向飞去，做匀速直线运动。 轨迹如图中③所示。
（3）当F＜mω2r时，即外界所提供的合力F不 足以满足匀速圆周运动所需要的向心力时， 物体的加速度变小，速度方向变化变慢，物 体将会逐渐远离圆心O，做离心运动。轨迹 如图中②所示。
7.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，则下列关于小球运动的说法 正确的是（ ）
A．F突然变大，小球将 沿轨迹Pb做离心运动 B．F突然变大，小球将 沿轨迹Pc做近心运动 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做近心运动
3.由此可以看出，汽车对桥的压力FN’小于汽 车的重量G，而且汽车的速度越大汽车对桥 面的压力越小。
4.汽车在拱形桥面上行驶时，汽车通过最高 点的速度v= 时，它对桥面的压力为零， 汽车受到的重力的作用效果就是给汽车提 供了向心力。
5.汽车通过凹形桥的最低点时，设凹形桥面所 在圆的半径为R，汽车质量为m ，在最低点 的速度为v。汽车所受的力如图所示。则有： FN-G=mv2/R可得
靠这种方法得到向心力，
轮缘与外轨间的相互作用
力太大，铁轨和车轮极易
受损。
4．如果在弯道使外轨略高于内轨，如图所示，火 车直转的弯，时而铁是轨斜对向火弯车道的的支内持侧力，F它N的与方重向力不G的再合是力竖 指向圆心，为火车转弯提供了一部分向心力。 这就减轻了
轮缘与外轨的挤压。在修
（1）当F=mω2r时，物体将
继续在原轨道上做匀速圆周
运动，轨迹如图①所示。
（2）当F=0时，即外界所提供的合力F为零或外 力突然消失时，物体的加速度为零，物体的速 度不会发生改变，由于物体有惯性，将会沿圆 周在该点的切线方向飞去，做匀速直线运动。 轨迹如图中③所示。
（3）当F＜mω2r时，即外界所提供的合力F不 足以满足匀速圆周运动所需要的向心力时， 物体的加速度变小，速度方向变化变慢，物 体将会逐渐远离圆心O，做离心运动。轨迹 如图中②所示。
7.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，则下列关于小球运动的说法 正确的是（ ）
A．F突然变大，小球将 沿轨迹Pb做离心运动 B．F突然变大，小球将 沿轨迹Pc做近心运动 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做近心运动
3.由此可以看出，汽车对桥的压力FN’小于汽 车的重量G，而且汽车的速度越大汽车对桥 面的压力越小。
4.汽车在拱形桥面上行驶时，汽车通过最高 点的速度v= 时，它对桥面的压力为零， 汽车受到的重力的作用效果就是给汽车提 供了向心力。
5.汽车通过凹形桥的最低点时，设凹形桥面所 在圆的半径为R，汽车质量为m ，在最低点 的速度为v。汽车所受的力如图所示。则有： FN-G=mv2/R可得
2017_2018学年高中物理第五章曲线运动7生活中的圆周运动课件新人教版必修2
答案 当火车行驶速度v>v0＝ gRtan α 时，重力和支持力的合力提供
的向心力不足，此时外侧轨道对轮缘有向里的侧向压力；
当火车行驶速度v<v0＝ gRtan α 时，重力和支持力的合力提供的向心力
过大，此时内侧轨道对轮缘有向外的侧向压力.
答案
知识深化 1.弯道的特点：在实际的火车转弯处，外轨高于内 轨，若火车转弯所需的向心力完全由重力和支持力 2 v0 的合力提供，即mgtan θ＝ m ，如图2所示，则v0 R ＝ gRtan θ ，其中R为弯道半径，θ为轨道平面与 水平面间的夹角，v0为转弯处的规定速度.
二、拱形桥 汽车过凸形桥 受力 分析 向心力 Fn＝ mg－FN ＝m
2 v Fn＝ FN－mg ＝ m r
汽车过凹形桥
对桥的
压力
v mg－m r FN′＝_____________
2
v mg＋m r FN′＝____________
2
汽车对桥的压力小于汽车的重 结论 力，而且汽车速度越大，对桥 越小 的压力______
(3)汽车行驶至凹形桥底部时，对桥面的压力大于车重.( √ )
(4)绕地球做匀速圆周运动的航天器中的宇航员处于完全失重状态，故不
再具有重力.( × )
(5)航天器中处于完全失重状态的物体所受合力为零.( × )
(6)做离心运动的物体可以沿半径方向运动.( × )
2.飞机由俯冲转为拉起的一段轨迹可看成一段圆弧，
平面的夹角为 θ，如图3所示，弯道处的圆弧半径为 R ，若质量为 m的火 车转弯时速度等于 gRtan θ ，则 A.内轨对内侧车轮轮缘有挤压 B.外轨对外侧车轮轮缘有挤压
√
mg C.这时铁轨对火车的支持力等于 cos θ mg D.这时铁轨对火车的支持力大于 cos θ