高中物理必修二生活中的圆周运动之汽车过桥 高中物理必修课件PPT 人教版
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人教版物理必修2《生活中的圆周运动》课件
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)
新人教版高中物理必修二 课件5.7生活中的圆周运动(共21张PPT)
。2021年3月18日星期四2021/3/182021/3/182021/3/18
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2021/3/182021/3/18March 18, 2021
体会2：
最高点 最低点
汽车对桥面的压力 超重失重状态
N Gmv2 G r
N Gmv2 G r
思考与讨论 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？……
超牛超车 车顶飞过 标清.flv
【最佳方案】 外轨略高于内轨
• 【研究与讨论】
如果火车在转弯处的速度不等于规定速度，会发
生怎样情况？
从这个例子我们进一步知道 ：
1、火车转弯时向心力是水平的． 2、向心力是按效果命名的力， 如果认为做匀速圆周运动的物 体除了受到其它物体的力的作 用，还要再受到一个向心力， 那就错了。
• 【物理与生活】
离 心 运 动
离 心 甩
离 心 抛
的干
掷
应
用离
离
心
心
脱
分
水
离
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。
•
THE END 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。2021/3/182021/3/182021/3/182021/3/18
高中物理人教版必修2生活中的圆周运动 课件PPT
当 v 0时 ，可通过最高点做圆周运动
2、“绳球”模 型
若将杆换成一轻绳，试分析其通过最高点的各种情况
m
v gL时
球的重力大于所需要的向心力，球离开轨道做近心运动
事实上，球在到达最高点之前就离开轨道了
O
v gL时,F 0
球的重力完全用来提供向心力，且向心力恰好完全由重 力来提供
v＞
任何关闭了发动机，又不受阻力的飞行器内部都是一个完 全失重的环境。
四、离心现象
提出问题
1. 做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动呢? 如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动呢? 发表你的见解并说明原因。
结论：如果向心力突然消失，物体由于惯性，会沿切线方向飞出 去。如果物体受的合力不足以提供向心力，物体虽不能沿切线方 向飞出去，但会逐渐远离圆心。这两种运动都叫做离心运动。
5. 8生活中的圆周运动
高中物理人教版必修2
学习目标：
1.知道生活中常见圆周运动，会分析常见圆周运动向心力来源。 2.知道离心运动及其产生的原因，知道离心现象的一些应用和可能 带来的危害。 3.进一步理解向心力的概念，明确匀速圆周运动的产生条件，掌握 向心力公式的应用。 4. 会用牛顿第二定律分析圆周运动
注意：赛车易发事故点在什么地方？ 原因是什么？
二.拱形桥问题
1.拱形桥
2.凹形桥
提出问题
质量m的汽车以v过半径为R的拱桥或凹桥，到达桥面最高点或凹桥最
低点时对桥面的压力大小？
1.m r
FN
mg m
v2 r
mg
据牛顿第三定律。。。。。
v2 FN mg m r
v>v0：挤压外轨,车轮受到指向内侧弹力弥补向心力不足 v<v0：挤压内轨,车轮受到指向外侧弹力消除向心力过剩
2、“绳球”模 型
若将杆换成一轻绳，试分析其通过最高点的各种情况
m
v gL时
球的重力大于所需要的向心力，球离开轨道做近心运动
事实上，球在到达最高点之前就离开轨道了
O
v gL时,F 0
球的重力完全用来提供向心力，且向心力恰好完全由重 力来提供
v＞
任何关闭了发动机，又不受阻力的飞行器内部都是一个完 全失重的环境。
四、离心现象
提出问题
1. 做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动呢? 如果物体受的合力不足以提供向心力，它会怎样运动呢? 发表你的见解并说明原因。
结论：如果向心力突然消失，物体由于惯性，会沿切线方向飞出 去。如果物体受的合力不足以提供向心力，物体虽不能沿切线方 向飞出去，但会逐渐远离圆心。这两种运动都叫做离心运动。
5. 8生活中的圆周运动
高中物理人教版必修2
学习目标：
1.知道生活中常见圆周运动，会分析常见圆周运动向心力来源。 2.知道离心运动及其产生的原因，知道离心现象的一些应用和可能 带来的危害。 3.进一步理解向心力的概念，明确匀速圆周运动的产生条件，掌握 向心力公式的应用。 4. 会用牛顿第二定律分析圆周运动
注意：赛车易发事故点在什么地方？ 原因是什么？
二.拱形桥问题
1.拱形桥
2.凹形桥
提出问题
质量m的汽车以v过半径为R的拱桥或凹桥，到达桥面最高点或凹桥最
低点时对桥面的压力大小？
1.m r
FN
mg m
v2 r
mg
据牛顿第三定律。。。。。
v2 FN mg m r
v>v0：挤压外轨,车轮受到指向内侧弹力弥补向心力不足 v<v0：挤压内轨,车轮受到指向外侧弹力消除向心力过剩
5.7生活中的圆周运动 ppt课件(新人教版必修2)
N=G
思考与讨论:
影片中赛车通过凸起的路面时，若为了减少 事故，你能否求出赛车在最高点的最大速度？当 汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生？
N G m v2 r
当V 越大时，则
v2 m
越大，N越小。
r
当V增大到某一值时，N=0，
G m v2
r
此时：V gr
当 V gr 汽车飞出去了。
N
4、列方程 F合= F向心力
N-G = m v2
r
N=G
+
v2 m
压力
N'
N
v2 Gm
G
r
R
注意：公式中V用汽车过桥 例:荡秋千 ,飞机俯冲拉起
底时的瞬时速度
飞行员对坐垫压力等
汽车通过水平桥时又该如何分析呢？
分析汽车的受力情况
N=G
N
G
比较三种桥面受力的情况
N G m v2 r
N G m v2 r
（4）用牛顿第二定律
F合
ma
m
v2 r
，结合
匀速圆周运的特点列方程求解。
生活中的圆周运动：
（第二课时）
专题:
在竖直平面上做圆周运动的物体
实例3:细绳与球：
如图所示，一质量为m的小球，用长为L细绳
系住，使其在竖直面内作圆周运动。
(1)小球做的是什么运动？
(2)小球在运动过程中，受到哪些力？
mg
思维拓展2:
物体有无可能做这样的运动？ 若可能应满足怎样的条件？
v2 FN mg m r FN 0
v gr
FN
mg
r
“水流星”
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？
人教版高中物理必修二第五章第七节生活中的圆周运动 课件(共21张PPT)
2
2
方案一：提高铁轨质量，增强铁轨的抗挤压能力
方案二：增大转弯半径
方案三：垫高外轨，使铁轨向内倾斜一定角度。
ห้องสมุดไป่ตู้
向心力来源于 重力与支持力的合力
F合 =F 向 =Mgtan
v = gR tanq
tan q ? sin q h/l
讨论:由
v0 = gr tan q
知:当v=v0时： 轮缘不受侧向压力 当v>v0时：
F弹 F弹
轮缘受到外轨向内的挤压力 当v<v0时： 轮缘受到内轨向外的挤压力
赛道的设计
1、骑自行车转 弯时，身体和车 应怎样才能保证 安全？ 2、实际生活中 汽车转弯时会不 会遇到与火车同 样的问题呢？
练习
飞车走壁
• 摩托车飞车走壁， 请分析受力情况， 解释现象
探究二：探究拱形桥和凹形桥
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。 最高点 FN
向的合外力
• “需”——确定物体轨道，定圆心、找 半径、用公式，求出所需向心力 • “供”“需”平衡做圆周运动
结论：按照计算，火车转弯时车速为38千米每小时
我国火车大提速
次数 1 时间 1997年4月1日 平均时速 48.1 km/h
2
3 4 5 6
1998年10月1日
2000年10月21日 2001年10月21日 2004年4月18日 2007年4月18日
55.2km/h
60.3km/h 61.6km/h 65.7km/h 200km/h
F合
G
v2 FN = mg - m < mg R
失重
FN’
最低点
v F合 = m R
2
方案一：提高铁轨质量，增强铁轨的抗挤压能力
方案二：增大转弯半径
方案三：垫高外轨，使铁轨向内倾斜一定角度。
ห้องสมุดไป่ตู้
向心力来源于 重力与支持力的合力
F合 =F 向 =Mgtan
v = gR tanq
tan q ? sin q h/l
讨论:由
v0 = gr tan q
知:当v=v0时： 轮缘不受侧向压力 当v>v0时：
F弹 F弹
轮缘受到外轨向内的挤压力 当v<v0时： 轮缘受到内轨向外的挤压力
赛道的设计
1、骑自行车转 弯时，身体和车 应怎样才能保证 安全？ 2、实际生活中 汽车转弯时会不 会遇到与火车同 样的问题呢？
练习
飞车走壁
• 摩托车飞车走壁， 请分析受力情况， 解释现象
探究二：探究拱形桥和凹形桥
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。 最高点 FN
向的合外力
• “需”——确定物体轨道，定圆心、找 半径、用公式，求出所需向心力 • “供”“需”平衡做圆周运动
结论：按照计算，火车转弯时车速为38千米每小时
我国火车大提速
次数 1 时间 1997年4月1日 平均时速 48.1 km/h
2
3 4 5 6
1998年10月1日
2000年10月21日 2001年10月21日 2004年4月18日 2007年4月18日
55.2km/h
60.3km/h 61.6km/h 65.7km/h 200km/h
F合
G
v2 FN = mg - m < mg R
失重
FN’
最低点
v F合 = m R
人教版高中物理必修二 第五章第七节生活中的圆周运动 课件(共42张PPT)
向心力是由外轨对轮缘的水平弹力提供 的，这种情况下铁轨容易损坏，轮缘也容易 损坏。
FN
F向
O
F弹
mg
2、当外轨比内轨高时
mg tan = m v02/r
FN
v0 gr tan F
h
θ
mg
设火车转弯时的实际速度为v，
(向1弹) 力v＝；v0时，内外轨对轮缘均没有侧
(2) v＞v0时，外轨对轮缘有侧向弹力；
生活中的圆周运动
向心力公式的理解
提供物体做匀速 圆周运动的力
F =m v2
r
物体做匀速圆周 运动所需的力
“供需”平衡 物体做匀速圆周运 动
从“供” “需”两方面研究做圆周运动的 物体
一、汽车转弯
思考： 什么力提供 向心力？
赛道的设计
二、铁路的弯道
外轮 外轨
内轮 内轨
火车转弯时所需的向心力，是由什么力提供 的？ 1、当内外轨一样高时
(3) v＜v0时，内轨对轮缘有侧向弹力。
FN
FN
F
外侧 θ
mg 内侧
F
外侧
θ
FN/
mg 内侧
列车速度过快，造成翻车事故
三、汽车通过拱形桥、凹形桥时所需的向心力，是 由什么力提供的？
FN
v2
mg
mg - FN = m R - - - (1)
FN
FN < mg 发生失重现象
FN -
mg =
m v2 R
四、离心运动 4、防止：
(1) 为什么汽车在公路转弯处要限速？
(2) 为什么转动的砂轮、飞轮等都要限速？
FN F静
mg
静摩擦力提供向心力
O
FN
F向
O
F弹
mg
2、当外轨比内轨高时
mg tan = m v02/r
FN
v0 gr tan F
h
θ
mg
设火车转弯时的实际速度为v，
(向1弹) 力v＝；v0时，内外轨对轮缘均没有侧
(2) v＞v0时，外轨对轮缘有侧向弹力；
生活中的圆周运动
向心力公式的理解
提供物体做匀速 圆周运动的力
F =m v2
r
物体做匀速圆周 运动所需的力
“供需”平衡 物体做匀速圆周运 动
从“供” “需”两方面研究做圆周运动的 物体
一、汽车转弯
思考： 什么力提供 向心力？
赛道的设计
二、铁路的弯道
外轮 外轨
内轮 内轨
火车转弯时所需的向心力，是由什么力提供 的？ 1、当内外轨一样高时
(3) v＜v0时，内轨对轮缘有侧向弹力。
FN
FN
F
外侧 θ
mg 内侧
F
外侧
θ
FN/
mg 内侧
列车速度过快，造成翻车事故
三、汽车通过拱形桥、凹形桥时所需的向心力，是 由什么力提供的？
FN
v2
mg
mg - FN = m R - - - (1)
FN
FN < mg 发生失重现象
FN -
mg =
m v2 R
四、离心运动 4、防止：
(1) 为什么汽车在公路转弯处要限速？
(2) 为什么转动的砂轮、飞轮等都要限速？
FN F静
mg
静摩擦力提供向心力
O
人教版高一物理必修2第五章5.7 生活中的圆周运动(共19张PPT)
10 2 m／s 20 2 m
以下说法正确的是 ( BC )
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 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
如图6．8—9所示，圆弧形拱桥AB的圆弧半径为40 m， 桥高l0m，一辆汽车通过桥中央时桥受压力为车重的1/2 ，汽车的速率多大?若汽车通过桥中央时对桥恰无压力， 汽车的落地点离AB中点P多远?
G m v2 R
可知汽车的速度v越大，对桥的压力
就越小。当 v G R 时，桥受到的压力等于零，合外力等 m
于重力。若合外力不能提供汽车做圆周运动的向心力，则汽 车会飞出去。
汽车过桥时一般都会有一个限速，规定汽车的速度不能大于 这个限速，就是因为上面的原因。
2、请你根据上面分析汽车通过凸形
mv 2
d：建立关系式：G-FN= R
v2 FN G m R e:又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，所以
F压
G
m
v2 R
且
F压 G
思考与讨论：
1、根据上面的分析可以看出，汽车行驶的速度越大，汽车
对桥的压力越小。试分析一下，当汽车的速度不断增大时，
会有什么现象发生呢？
解析：由 F压
内外轨一样高 N
Fn
G
向心力由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力提供.
由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力 很大，易损坏铁轨。
外轨略高于内轨
N
F合
G
向心力由重力G和支持力N的合力提供
例1. 已知铁路拐弯处的圆弧半径为R，轨距为L， 内外轨的高度差为h，为了使铁轨不受轮缘的 挤压，火车运行的速度应该为多大？
以下说法正确的是 ( BC )
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 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
如图6．8—9所示，圆弧形拱桥AB的圆弧半径为40 m， 桥高l0m，一辆汽车通过桥中央时桥受压力为车重的1/2 ，汽车的速率多大?若汽车通过桥中央时对桥恰无压力， 汽车的落地点离AB中点P多远?
G m v2 R
可知汽车的速度v越大，对桥的压力
就越小。当 v G R 时，桥受到的压力等于零，合外力等 m
于重力。若合外力不能提供汽车做圆周运动的向心力，则汽 车会飞出去。
汽车过桥时一般都会有一个限速，规定汽车的速度不能大于 这个限速，就是因为上面的原因。
2、请你根据上面分析汽车通过凸形
mv 2
d：建立关系式：G-FN= R
v2 FN G m R e:又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，所以
F压
G
m
v2 R
且
F压 G
思考与讨论：
1、根据上面的分析可以看出，汽车行驶的速度越大，汽车
对桥的压力越小。试分析一下，当汽车的速度不断增大时，
会有什么现象发生呢？
解析：由 F压
内外轨一样高 N
Fn
G
向心力由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力提供.
由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力 很大，易损坏铁轨。
外轨略高于内轨
N
F合
G
向心力由重力G和支持力N的合力提供
例1. 已知铁路拐弯处的圆弧半径为R，轨距为L， 内外轨的高度差为h，为了使铁轨不受轮缘的 挤压，火车运行的速度应该为多大？
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即 FN
-
G
m
V2 R
所以 FN
mg
m
V2 R
由于FN FN’所以FN’ mg
A．汽车对桥面的压力大于汽车的重力mg，此时汽车处于超重状态； B.汽车行驶的速度越大，汽车对桥面的压力越大。
当堂小练
4
5
解：（1）汽车在最低点受到的支持力最大，此时速度最大，根
据牛顿定律得：ຫໍສະໝຸດ 代入数据，解得：v＝10m/s．
汽车过拱形桥
FN F合（提供向心力）
即 G - FN
m
V2 R
所以
FN
mg
-m
V2 R
当v gR，FN 0
v gr
当v等于v临界时汽车对桥的压力为零。
当ｖ大于ｖ临界时，汽车对桥面完全没有压力，汽车“飘离”桥面。
当ｖ小于ｖ临界时，汽车达不到拱形桥的最高点。
汽车过凹形桥
FN F合（提供向心力）
高中物理必修二第五章曲线运动
第七节 生活中的圆周运 动
汽车过拱桥
目录
导入 知识讲解
课堂练习 知识小结
汽车过桥
FN
V0
G
汽车过拱形桥
FN F合（提供向心力）
即 G - FN
m
V2 R
所以 FN
mg
-m
V2 R
由于FN FN’所以FN’ mg
A．汽车对桥面的压力小于汽车的重力mg，此时汽车处于失重状态； B.汽车行驶的速度越大，汽车对桥面的压力越小。
谢谢观看
备注：过山车视频和飞车视频源自腾讯视频
（2）当汽车运动到最高点时，支持力最小，根据牛顿第二定律
得：
代入数据，解得：N′＝1.0×105N．根据牛顿
第三定律得，最小压力为：N″＝N′＝1.0×105N．
同学们试想一下在竖直轨道做圆周运动的过车中，速度达到多少才能达到最高点呢？
课堂小结
通过本节课的学习，同学们对汽车过拱桥这样 的竖直面内的圆周运动正确判断向心力的来源有 了更清晰的认识，相信你们可以引用牛顿第二定 律更加从容的解决这类圆周运动的问题。