人教版高中物理必修二5.7 生活中的圆周运动第二课时公开课教学课件共53张PPT
离心运动的应用小结：
离
离
心
心
甩
抛
干
掷
离
离
心
心
脱
分
水
离
要使原来作匀速圆周运动的物体作离心运动， 该怎么办？
1、提高转速，使所需向心力增大到大于物体 所受合外力。 2、减小合外力或使其消失。
转换思维：
离心运动在生活中有没有危害呢？ 看看谁能举出实例！
如图所示,汽车一级方程式大赛已经引入中国,我们可能没有到现场 观看过比赛,但我们通常可以在电视上看到。有时候,飞速行驶的赛
在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的 向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。 如果转弯时速度过大，所需向心力Fn大于 最大静摩擦力Fmax （Fmax不足以提供向心 力），汽车将做离心运动而造成交通事故。 因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超 过规定的速度。
v
OF
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。
有一种叫做“魔盘”的娱乐设施，如图 所示．当魔盘快速旋转时，进入魔盘上的人 前仰后翻、甚是有趣．若你进入魔盘随盘转 动而不至于摔倒，你将如何去做？你的受力 情况如何？
要防止离心现象发生，该怎么办？
1、减小物体运动的速度，使物体作圆周运动
时所需的向心力减小。
2、增大合外力，使其达到物体作圆周运动时
做匀速圆周运动的物体,在一定条件下,做逐渐远离圆心的
运动,这种运动叫离心运动。 原因：物所需的向心力 m v2 随着v的增大而增大,
r
但提供向心力的合力为静摩擦力 Ff ≤ Ffmax
当Ffmax ＜
v2 m
时,产生离心现象。
r
四、离心运动
1、离心运动：
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 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。
分析 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,速率为V，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．试求座舱对宇航员的支持 力．通过求解你可以得出什么结论?
极限速度分析：
FN
mg
mg
-
FN=
所受重力全部提供其做圆周运动的向心力， 处于完全失重状态，并非航天员不受重力作 用，A、C正确，B、D错误。
答案：AC
2.宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，下列说 法正确的有（ ）
A．在飞船内可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
所需的向心力。
【触类旁通】
下列属于离心现象的是( CD ) A．投篮球 B．投掷标枪 C．用洗衣机脱去湿衣服中的水 D．旋转雨伞甩掉雨伞上的水滴
巩固练习：
1、下列说法正确的是 ( B )
A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消 失时，将沿圆周半径方向离开圆心
B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然 消失时，将沿圆周切线方向离开圆心 C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个 向心力，维持其作圆周运动
解析 飞船内的物体处于完全失重状态，此 时放在天平上的物体对天平的压力为0，因此 不能用天平测量物体的质量，A错误；同理， 水银也不会产生压力，故水银气压计也不能 使用，B错误；弹簧测力计测拉力遵从胡克 定律，拉力的大小与弹簧伸长量成正比，C 正确；飞船内的重物处于完全失重状态，并 不是不受重力，而是重力全部用于提供物体 做圆周运动所需的向心力，D正确．
如下图所示的“水流星”是我国传统的杂技 节目，演员们把盛有水的容器用绳子拉住在 空中如流星般快速摆动，同时表演高难度的 动作，容器中的水居然一滴也不流下来。
你考虑过没有：
(1)“水流星”的运动快慢与手中拉力 的大小有什么关系？
(2)如果手中的力渐渐减小，将会发生 什么现象？
实例研究——杂技“水流星”
m
v2 R
FN=
m
g
v2 R
令FN=0，有： v gR 人处于完全失重状态
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？
太空中的完全失重
展开想象：
1. 处在完全失重状态下的宇航员躯体各分之间的压力是多 少？ 2. 宇航员在完全失重状态下有什么感觉？ 3.在空间站工作一段时间的科学家回到地面上有什么感觉？
联系实际：
生活中哪些实例应用到离心运动？ 比比谁举的例子多！
3、离心运动 应用
离心干燥器的金属网笼
利用离心运动把附着在物 体上的水分甩掉的装置
解释：
当网笼转得比较慢时，水
滴跟物体的附着力F 足以提
ν
供所需的向心力F 使水滴做 圆周运动。当网笼转得比较 快时，附着力 F 不足以提供 所需的向心力 F，于是水滴
车在转弯处会突然冲出赛道,翻成个底朝天。你注意观察过失事赛车 是沿赛道的什么方向冲出去的吗?一般汽车在水平公路上高速行驶 时,如遇道路急转弯,往往也会冲出道路,造成车祸,尤其在雨天,更容 易发生事故,这是为什么呢?
列车速度过快,造成翻车事故
v
O F静
当 Fmax＜m vr时2 ，汽车做离心运动
答案 CD
课堂讨论：
提供物体做圆周
运动的向心力
v2
F =m
r
物体做圆周运动
所需要的向心力
当 “供”“需”平衡时，物体做匀圆周运动
想一想：当 “供”“需”不平衡时，物体将 如何运动呢？
观察
实例研究——离心现象
１、观察与思考 观察实验现象回答下列问题
(1)木块为什么会离开转盘?
(2)什么叫做离心运动?
F
Ff
mg
r
O
当汽车通过桥顶时的处于什么状态呢？
三航天器中的失重现象.
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？……
该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现， 不过不是在汽车上，而是在航天器中．
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
实例研究——汽车过桥
汽车过拱桥
质量为m 的汽车以恒定的速率v通过半径 为r的拱桥,如图所示,求汽车在桥顶时受到 的弹力多大?
解:汽车通过桥顶时,受力如图:
FN
由牛顿第二定律:
v2 mg FN m r
FN
mg
m v2 r
A．由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车 做离心运动
B．由图可知汽车在拐弯时发生侧翻是因为车 做向心运动
C．公路在设计上可能内(东)高外(西)低 D．公路在设计上可能外(西)高内(东)低 答案：AC
思维拓展：
生活中什么样的情况下会出现近心运动呢？ 比比谁想得快！
过 山 车
思考:过山车为什么在最高点也不会掉下来?
F<mrω 2 F
o
做离心运动，穿过网孔，飞
到网笼外面。
利用离
F
心运动
把附着
O
在物体
上的水
分甩掉
当脱水筒转得比较慢时，水滴跟物体的附着力F 足以提供所需的向心力使水滴做圆周运动。当脱 水筒转得比较快时，附着力F 不足以提供所需的 向心力，于是水滴做离心运动，穿过小孔，飞到 脱水筒外面。
制作“棉花”糖的原理： 内筒与洗衣机的脱水筒 相似，往内筒加入白砂 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 度较低的外筒就会迅速 冷却凝固，变得纤细雪 白，像一团团棉花。
1．会分析具体圆周运动问题中向心力的来源， 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.
知识回顾：
提供物体做匀 速圆周运动的 力(受力分析)
F合 =
mmvr22r
m
2
T
2
r
物体做匀速 圆周运动所
随堂检测：
1. 2013年6月11日至26日，“神舟十号”飞 船圆满完成了太空之行，期间还成功进行了 人类历史上第二次太空授课，女航天员王亚 平做了大量失重状态下的精美物理实验。关 于失重状态，下列说法正确的是( )
A．航天员仍受重力的作用 B．航天员受力平衡 C．航天员所受重力等于所需的向心力 D．航天员不受重力的作用 解析：做匀速圆周运动的空间站中的航天员，
用离心机把体温计的水 银柱甩回玻璃泡内
当离心机转得比较慢时， 缩口的阻力 F 足以提供所需 的向心力，缩口上方的水银 柱做圆周运动。当离心机转 得相当快时，阻力 F 不足以 提供所需的向心力，水银柱 做离心运动而进入玻璃泡内。
离心沉淀器
啤酒何以清澈透亮？ 原来这也与离心分离密切相关。因为麦汁中含有一 种极不稳定的冷凝固物，应尽量减少其含量才能保 证啤酒不出现冷混浊现象。然而，这种冷凝固物的 粒子极为微小，直径仅有0.1―0.5微米，很难除净。 但若采用高速离心机进行分离处理，就比较容易实 现净化。因为这种粒子虽然微小，但由于存在密度 差，一旦进入强大的离心力场后，二者立即“分道 扬镳”，从而可以很容易地把冷凝固粒子剔除。
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新人教版物理 必修2 -5.7《生活中的圆周运动》 (共39张PPT)
(3)汽车以多大速度凸形桥面顶点时，对桥面刚 好没有压力？
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？……
该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现， 不过不是在汽车上，而是在航天飞机中．
1、分析汽车的受力情况
N
2、找圆心
3、确定F合即F向心力的方向。
4、列方程
F合 F向心力
F合= G-N
G
G N m v2 R
N G m v2 R
·
压力 N'
v2 NGm
R
思考：汽车在拱形桥顶端的速度不同， 桥对车的支持力也不同，有什么不同呢 ？
拓展 凹形桥
下面自己分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车 对桥的压力比汽车的重力大些还是小些?
• 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.
v2 F F向心力 m r
N
.F
G
外轨对轮缘的弹力提供向心力
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？
合作与探究
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？……
该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现， 不过不是在汽车上，而是在航天飞机中．
1、分析汽车的受力情况
N
2、找圆心
3、确定F合即F向心力的方向。
4、列方程
F合 F向心力
F合= G-N
G
G N m v2 R
N G m v2 R
·
压力 N'
v2 NGm
R
思考：汽车在拱形桥顶端的速度不同， 桥对车的支持力也不同，有什么不同呢 ？
拓展 凹形桥
下面自己分析汽车通过凹形桥最低点时，汽车 对桥的压力比汽车的重力大些还是小些?
• 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.
v2 F F向心力 m r
N
.F
G
外轨对轮缘的弹力提供向心力
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？
合作与探究
新人教版高一物理必修二教学课件 5.7 生活中的圆周运动 (共24张PPT)
由于ａ竖直向上，属超重现象。
◆圆周运动(Circular motion)
生 拱形桥和凹形桥 活 中 的 圆 周 运 动
G FN
v2 m
r
FN
G mv2 r
FN=G
◆圆周运动(Circular motion)
生 拱形桥和凹形桥
活 中 的
eg1.一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,由于轮胎 太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是( D )
。2021年3月6日星期六2021/3/62021/3/62021/3/6
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/62021/3/62021/3/63/6/2021
• 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。2021/3/62021/3/6March 6, 2021
Mg= mv2/R 由此可以得出v=(Rg)1/2
列车速度过快，造成翻车事故
做圆周运动的物体，由于本身的惯性， 总有沿着圆周切线方向飞去的倾向.
当F= 0时，物体沿切线方向飞出
四离心运动
1.离心运动：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。
N
v
G
当 v g r 时汽车对桥的压力为零。（临界速度）
由于ａ竖直向下，属失重现象。
当ｖ大于ｖ临界时，汽车做什么运动？ 平抛运动！
2.求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？
【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动 N 的向心力，由牛顿第二定律得：
v2 N G m
v
r
v2 NGm G
G
r
可见汽车的速度越大对桥的压力越大。
◆圆周运动(Circular motion)
生 拱形桥和凹形桥 活 中 的 圆 周 运 动
G FN
v2 m
r
FN
G mv2 r
FN=G
◆圆周运动(Circular motion)
生 拱形桥和凹形桥
活 中 的
eg1.一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,由于轮胎 太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是( D )
。2021年3月6日星期六2021/3/62021/3/62021/3/6
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/62021/3/62021/3/63/6/2021
• 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。2021/3/62021/3/6March 6, 2021
Mg= mv2/R 由此可以得出v=(Rg)1/2
列车速度过快，造成翻车事故
做圆周运动的物体，由于本身的惯性， 总有沿着圆周切线方向飞去的倾向.
当F= 0时，物体沿切线方向飞出
四离心运动
1.离心运动：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。
N
v
G
当 v g r 时汽车对桥的压力为零。（临界速度）
由于ａ竖直向下，属失重现象。
当ｖ大于ｖ临界时，汽车做什么运动？ 平抛运动！
2.求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？
【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动 N 的向心力，由牛顿第二定律得：
v2 N G m
v
r
v2 NGm G
G
r
可见汽车的速度越大对桥的压力越大。
人教版高中物理必修2第5章第7节生活中的圆周运动(共41张PPT)
FN
析
θ
F合＝mg tanθ
F合
O v＝ gR tanθ
G
火车转弯时所
θ
需的向心力
Fn
=
m
v2
R
轨道对轮缘 无挤压，此 时火车的速 度为多大？
若火车的速度 大于或小于这 个值时，轨道 对轮缘有挤压
吗？
FN
G Fθ
FN
当v gr tan，即F合 Fn时
轮缘受到外轨向内的弹力。
当v gr tan，即F合 Fn时
D．限制火车向外脱轨
古老的赵州桥—中国人的骄
二、拱形桥
思考：
公路上的拱 形桥是常见的， 汽车过桥时， 也可以看做圆 周运动。那么 是什么力提供 汽车的向心力 呢？
拱
形 汽车质量为m，通过桥最
FN
桥 高点速度为v，桥半径为
R，则在最高点汽车对桥
的压力为多大？
mg
F合＝mg－FN
Fn=
m
v2
R
∴
mg－FN＝m
v2
R
∴
FN ＝mg－m
v2
R
由牛顿第三定律得
若汽车通过拱 桥的速度增大， 会出现什么情
况？
FN ＜mg
F压＝FN
＝mg－m
v2
R
拱
形
FN
桥
FN ＝mg－m
v2
R
mg
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。
FN＝0 时，
汽车的速
mg＝m
v2
R
v＝ gR
度为多大？
向心、圆周、离心运动
供 提供物体做圆 周运动的力
新人教版高中物理必修二%3A5.7 生活中的圆周运动 课件 (共33张PPT)
力
B
重力、外管 壁的支持力 或内管壁的
支持力
重力，桥面 支持力
练习：如图示，质量为M的电动机始终静止于地面，
其飞轮上固定一质量为m的物体，物体距轮轴为r，
为使电动机不至于离开地面，其飞轮转动的角速度ω
应如何？
解：当小物体转到最高点时， 对底座,受到重力Mg和物体对底座的拉力T
m
r
ω
M
为使电动机不至于离开地面，必须 T≤Mg
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
谢谢观看
则 mg+N2=mv22 /l
得 N2=4.4 N
A mg
由牛顿第三定律，球对管壁的作用力分别 为 (1) 对内壁1.6N向下的压力
N2 O
(2)对外壁4.4N向上的压力.
示意图
绳 mA
L O
杆 mA
L O
圆管 mA
R O
桥面
mA
m的受 力情况
最高点A 的速度
B
重力、绳的 拉力
B
重力、杆的 拉力或支持
A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突 然消失时，将沿圆周半径方向离开圆心
B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突 然消失时，将沿圆周切线方向离开圆心
C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一 个向心力，维持其作圆周运动
D、作离心运动的物体，是因为受到离心力作 用的缘故
3、为了防止汽车在水平路面上转弯时出现
1mv2
2
mg(1Rcos)
即将离开时FN=0
arcc2os48.2
B
重力、外管 壁的支持力 或内管壁的
支持力
重力，桥面 支持力
练习：如图示，质量为M的电动机始终静止于地面，
其飞轮上固定一质量为m的物体，物体距轮轴为r，
为使电动机不至于离开地面，其飞轮转动的角速度ω
应如何？
解：当小物体转到最高点时， 对底座,受到重力Mg和物体对底座的拉力T
m
r
ω
M
为使电动机不至于离开地面，必须 T≤Mg
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
谢谢观看
则 mg+N2=mv22 /l
得 N2=4.4 N
A mg
由牛顿第三定律，球对管壁的作用力分别 为 (1) 对内壁1.6N向下的压力
N2 O
(2)对外壁4.4N向上的压力.
示意图
绳 mA
L O
杆 mA
L O
圆管 mA
R O
桥面
mA
m的受 力情况
最高点A 的速度
B
重力、绳的 拉力
B
重力、杆的 拉力或支持
A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突 然消失时，将沿圆周半径方向离开圆心
B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突 然消失时，将沿圆周切线方向离开圆心
C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一 个向心力，维持其作圆周运动
D、作离心运动的物体，是因为受到离心力作 用的缘故
3、为了防止汽车在水平路面上转弯时出现
1mv2
2
mg(1Rcos)
即将离开时FN=0
arcc2os48.2
人教版高中物理必修二课件：5.7生活中的圆周运动 (共47张PPT)
第五章 曲线运动
学案8 生活中的圆周运动
目标定位
1.能定性分析铁路弯道处外轨比内轨高的原因，能定量 分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点时对桥的压力. 2.了解航天器中的失重现象及其原因. 3.知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用 和防止.
知识探究
自ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ检测
一、铁路的弯道
问题设计
知识探究
2.当汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车 的重力大还是小呢？ 答案 汽车在凹形桥的最低点时对桥 的压力大小为(受力分析如图) FN′＝FN＝mg＋mRv2>mg.比汽车的重力大.
要点提炼
1.汽车过拱形桥(如图2)
汽车在最高点满足关系： mg－FN ＝mvR2，
即 FN＝ mg－mvR2 .
飞轮的转速不能太高.
优质课件优秀课件课件公开课免费课 件下载 免费ppt 下载20 19人教 版高中 物理必 修二课 件：5. 7生活 中的圆 周运动 (共47张PPT)
四、竖直面内的“绳杆模型”的临界问题 1.轻绳模型(如图5所示)
图5 (1)绳(内轨道)施力特点：只能施加向下的拉力(或压力). (2)在最高点的动力学方程 FT＋mg ＝mvr2.
2.做圆周运动的物体，若受到的合外力突然消失，物体将 做什么运动？若物体受到的指向圆心方向的合外力 F 小 于所需向心力 mvR2物体将做什么运动？ 答案 沿圆周的切线方向做匀速直线运动(离心运动) 离心运动.
要点提炼
1.航天器中的失重现象
(1)质量为 M 的航天器在近地轨道运行时，航天器的重力提供向心 v2
图4
若F合＝mω2r，物体做 匀速圆周 运动. 若F合<mω2r，物体做离心 运动. 若F合＝0时，物体 沿切线方向飞出. 若F合>mω2r，物体做近心运动. (3)离心运动的应用和防止 ①应用：离心干燥器；洗衣机的 脱水筒 ；离心制管技术. ②防止：汽车在公路转弯处必须 限速行驶 ；转动的砂轮、
学案8 生活中的圆周运动
目标定位
1.能定性分析铁路弯道处外轨比内轨高的原因，能定量 分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点时对桥的压力. 2.了解航天器中的失重现象及其原因. 3.知道离心运动及其产生的条件，了解离心运动的应用 和防止.
知识探究
自ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ检测
一、铁路的弯道
问题设计
知识探究
2.当汽车通过凹形桥最低点时，汽车对桥的压力比汽车 的重力大还是小呢？ 答案 汽车在凹形桥的最低点时对桥 的压力大小为(受力分析如图) FN′＝FN＝mg＋mRv2>mg.比汽车的重力大.
要点提炼
1.汽车过拱形桥(如图2)
汽车在最高点满足关系： mg－FN ＝mvR2，
即 FN＝ mg－mvR2 .
飞轮的转速不能太高.
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四、竖直面内的“绳杆模型”的临界问题 1.轻绳模型(如图5所示)
图5 (1)绳(内轨道)施力特点：只能施加向下的拉力(或压力). (2)在最高点的动力学方程 FT＋mg ＝mvr2.
2.做圆周运动的物体，若受到的合外力突然消失，物体将 做什么运动？若物体受到的指向圆心方向的合外力 F 小 于所需向心力 mvR2物体将做什么运动？ 答案 沿圆周的切线方向做匀速直线运动(离心运动) 离心运动.
要点提炼
1.航天器中的失重现象
(1)质量为 M 的航天器在近地轨道运行时，航天器的重力提供向心 v2
图4
若F合＝mω2r，物体做 匀速圆周 运动. 若F合<mω2r，物体做离心 运动. 若F合＝0时，物体 沿切线方向飞出. 若F合>mω2r，物体做近心运动. (3)离心运动的应用和防止 ①应用：离心干燥器；洗衣机的 脱水筒 ；离心制管技术. ②防止：汽车在公路转弯处必须 限速行驶 ；转动的砂轮、
新人教版物理 必修2 5.7-生活中的圆周运动-课件) (共45张PPT)
1．转弯处火车的规定速度 铁路的弯道处，外轨高于内轨，若 火车转弯所需的向心力完全由重力和支 持力的合力提供，即 mgtanθ＝mvR02，则 v0＝ gRtanθ，如图 5－7－4 所示。 其中 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。
图5－7－4
2．明确圆周平面 虽然外轨高于内轨，但整个外轨是等高的，整个内轨 是等高的。因而火车在行驶的过程中，重心的高度不变， 即火车重心的轨迹在同一水平面内。故火车的圆周平面是 水平面，而不是斜面。火车的向心加速度和向心力均是沿 水平面而指向圆心。
[试身手·夯基础]
1．在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是
为了
()
A．减小火车轮子对外轨的挤压
B．减小火车轮子对内轨的挤压
C．使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转
弯所需的向心力
D．限制火车向外脱轨
解析：火车轨道建成外高内低，火车转弯时，轨道的支持 力与火车的重力两者的合力指向弧形轨道的圆心。若合力 大于火车转弯所需的向心力(火车速度较小时)，则火车轮 缘挤压内侧铁轨；若合力等于所需向心力(火车速度刚好等 于规定速度时)，则火车不挤压铁轨；若合力小于所需向心 力(火车速度较大时)，则火车挤压外侧铁轨。所以这种设 计主要是为了减少对铁轨的挤压破坏，故A、B、C正确。 答案：ABC
1．(对应要点一)铁路转弯处的弯道半径r是由地形决定的。
弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计不仅
与r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关。下列说法
正确的是
()
A．v一定时，r越小，要求h越大
3．速度与轨道压力的关系 (1)当火车行驶速度v等于规定速度v0时，所需向心力仅由 重力和支持力的合力提供，此时内外轨道对火车无挤压作用。 (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支持力的合力提供，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。
人教版高中物理必修二：5.7《生活中的圆周运动》课件(共29张PPT)
υ2
r
处，车辆行驶不允许超过规定的速
F
汽车
度。
小结
向心、圆周、离心运动
供 提供物体做圆 周运动的力
需 物体做匀速圆周 运动所需的力
“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动
Fn=m v2 r v2
Fn<m r
Fn>m v2 r
圆周运动 离心运动 向心运动
课堂小结
一.铁路的弯道 1. 向心力的来源:A外轨高于内轨时,重力与支持力的合力
四.离心运动
1.离心现象的分析与讨论．
22.离024年心9月运25日动星期的三 应用和防止．
27
处理圆周运动问题的基本思路：
1）找到圆周运动的圆平面，确定圆心找到半径 2）受力分析，找到向心力的来源；
3）利用向心力公式Fn=man列方程求解
实质是牛顿第二定律 在圆周运动中的应用 只不过这里的加速度 是向心加速度。
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。
思考问题？
Fn= F需向 做什么运动？ Fn = 0 做什么运动？ Fn F ＜ 需向 做什么运动？
圆周 切线 离心
Fn F ＞ 需向 做什么运动？ 近心
2.物体作离心运动的条件： Fn < F需向
●离心运动的应用
离
离
心
心
背景问题1、火车转弯：
θ很小时,sinθ≈tanθ
◆圆周运动(Circular motion)
N
生 铁路的弯道
活
中 (2) 外轨高内轨低时转弯
的 圆
mg tan m v2
r
此为火车 转弯时的
Fn
r
θ
周 mg sin m v2 设计速度
新人教版高中物理必修2课件5-7生活中的圆周运动 (共33张PPT)
N
F
α
α
G
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，则
火车转弯的规定速度为v0 是多少?
LR h
θ
FN
Hale Waihona Puke F合 L hθ G
F合=mgtan≈mgsin =mgh/L
由牛顿第二定律得：
F合=man 所以mgh/L=m
v02 R
即火车转弯的规定速度v0= Rgh
L
海南汽车试验场
。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
都处于完全失重 状态。 为了全人类的和平进步， 中国人来到太空了
航天器中的宇航员
g
近地卫星
g0
g
（提示重力如何变）
远离地球的卫星
G
太空行走
在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！
0
无法用天平测量物体的质量 弹簧测力计无法测量物体的重力. 但仍能测量拉力或压力的大小。
利用完全失重条件的科学研究
当离心机转得比较慢时， 缩口的阻力 F 足以提供所需 的向心力，缩口上方的水银 柱做圆周运动。当离心机转 得相当快时，阻力 F 不足以 提供所需的向心力，水银柱 做离心运动而进入玻璃泡内。
（4）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。
人教版高中物理必修2第5章第7节生活中的圆周运动(共45张PPT)
mg
m
v2 R
m g
FN
mg
m
v2 R
比较三种桥面受力的情况
N
G
FN
G m v2 r
N
v2 FN G m r
G N
FN =G
G
三.航天器中的失重现象
1.航天员随太空船一起做什么运动？ 2.宇航员处于什么状态？为什么？
请大家阅读课本28面-
--思考与讨论
说出你的想法
把地球看做一个巨大的拱形桥，是什么力 提供给汽车做圆周运动运动的向心力？
6 m／s ； 2.5N
例、用一轻杆栓着质量为m的物体,在竖 直平面内做圆周运动,则下列说法正确的 是: A.小球过最高点时,杆子的张力可以为零 B小球过最高点时,杆子对小球的作用力 可以与球所受的重力方向相反
R
Fn
= m v2 r
8105N
轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨
和车轮极易受损！
4、为了减轻铁轨的受损程度，你能提出 一些可行的方案吗？
FN
θ
F合
O
G
θ
让重力和支持力的合力提供向心力，来减 少外轨对轮缘的挤压。
FN
θ
F合
O
G
θ
1、火车的速度为多大时轨道对轮缘无挤压？
F合＝mg tanθ
v2 Fn m r
例题1：一辆汽车m=2.0×103kg在 水平公路上行驶，经过半径r=50m 的弯路时，如果车速度v=72km/h， 这辆汽车会不会发生侧滑？（已知轮
胎与路面间的最大静摩擦力fm= 1.4×104N）
解；v=72km/h=20m/s
Fn
=
m
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