高中物理_必修2_5.7《生活中的圆周运动》(上课版)_新人教版
G
火车拐弯应以规定速度行驶
当外轨略高于内轨时 设定一规定速度v转弯时， 当V=V规时,内、外轨对车 轮都无侧向压力
外轨
若△h大小适当，向心力可 完全由重力和支持力提供
FN
当V＞V规时,
△h
仅外轨对车轮有侧向压力
F
合
L
当V＜V规时,
mg
仅内轨对车轮有侧向压力 θ
当火车行驶速率v>v规定时
外轨对轮缘有侧压力 N
赛道的设计
实例
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？
二、汽车过桥
1 2
3
讨论 质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥 面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车 通过桥的最高点时对桥的压力．
型桥
根据牛顿第二定律 V2 F向=G FN=m R 2 V FN= G m R 由上式和牛顿第三定律可知
到网笼外面。
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。
用离心机把 体温计的水 银柱甩回玻 璃泡内
v
离 心 运 动 的 防 止
航天器中的人随航天器一起做匀速 圆周运动，其向心力是由重力提供的， 此时重力完全用来提供向心力，不对其 他物体产生压力，即里面的人和物处于 完全失重状态。
任何一个关闭了发动机，又不受阻力的 飞行器内部，都是一个完全失重的环境
航天器中的失重现象：
1、特点：物体对支承面或悬挂物的 作用力为0，处于完全失重状态。
2、原因：中心天体（如地球）对航 天器的引力全部提供向心力
一宇宙飞船绕地球做匀速圆周运动，距地面一二 百千米时，它的轨道半径近似等于地球半径，航 天员受到地球引力近似等于重力
v2 mg FN m R v2 FN m( g ) R v gR 船舱对航天员的支持力为零，航天员
处于失重状态。
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 C．这时铁轨对火车的支持力等于mg/cosθ D．这时铁轨对火车的支持力大于mg/cosθ
• 【物理与生活】
2008年4月18日，我国铁路进行了第六次 大提速，时速将达200公里以上，这必将为 我国经济腾飞注入新的活力。假设你是一位 从事铁路设计的工程师，你认为火车提速有 必要对铁路拐弯处进行改造吗？应如何改造？
1、离心运动的防止：
1、在水平公路上行驶的汽 车转弯时 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 υ 面的静摩擦力提供的。如果转弯 2 υ 时速度过大，所需向心力F大于 F < m r 最大静摩擦力Fmax，汽车将做离 汽车 F 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。
• 【学生活动】设计火车弯道 • 学生分组讨论，提出可行性方案
【最佳方案】
外轨略高于内轨
【方案剖析】
FN
解析：F合 Fn
F合
v m g t an m R
2
火车转弯规定临界速度:
α
v临界 Rg tan
G
重力G与支持力FN的合力F合是使火车转弯的向心力
Fn F G tan mg tan
说出你的想法 2 2 v v F压＝G－m ＝m( g－ )
由 可以 R R 解出,当 v＝ Rg 时座舱对人的支 持力F支=0，人处于失重状态
思维拓展
汽 车 速 度 增 大
v
分析
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,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?
1、汽车在平直轨道上：
f <F向,离心运动
f =F向, 圆周运动
N
•若车速为v 需要的向心力F向=mv2/r 能够提供的向心力为f
f
mg
2、离心运动的应用与防止
离 心 运 动 的 应 用 离 心 甩 干 离 心 抛 掷
离 心 脱 水
离 心 分 离
离心运动的应用
离心运动的应用 1、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 当网笼转得比较 解释： ν 慢时，水滴跟物体的附 2 着力F足以提供所需的 F<mrω F o 向心力F使水滴做圆周 运动。当网笼转得比较 于是水滴做离心运 快时，附着力F不足以 动，穿过网孔，飞
提供物体做圆周 运动的向心力
F =m
v
2
r
物体做圆周运动 所需要的向心力
当 “供”“需”平衡时，物体做圆周 运动
想一想：当 “供”“需”不平衡时，物体将如何运动 呢？
观察
实例
四、离心运动
1、定义：
当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足 时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运 动。
4.离心运动
（ 1 ）汽车对桥的压力FN´= FN （２）汽车的速度越大
FN V
G R
O 汽车对桥的压力越小
（３）当汽车的速度增大到V= gR 时,压力为零。
汽车开始做平抛运动．
以“凸形桥”为例分析：
汽车通过桥最高点时， 车对桥的压力
1、分析汽车的受力情况 2、找圆心 3、确定F合即F向心力的方向。
4、列方程
N
F合 F向心力
v GN m R
v N Gm R
2
F合= G-N
G
2
v 压力 N ' N G m R
·
2
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?
• 学生分析汽车通过最底点时车对桥 (过 水路面)的压力
外轨 轮缘 内轨
F
但这样可能会造成什么后果？ 铁轨和车轮容易损坏
铁路的弯道 ——内外轨道一样高
F F向心力
N
v2 m r
.
G
F
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
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
3、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 D、作离心运动的物体，是因为受到离心力 作用的缘故
6、物体m用线通过光滑的水平板上的小孔与 砝码M相连，并且正在做匀速圆周运动，如图 所示，如果减小M的质量，则物体的轨道半径 r、角速度ω、线速度v的大小变化情况是 ( B ) A．r不变，ω变小、v变小 m B．r增大，ω减小、v变小 o C．r减小，ω增大、v不变 D．r增大，ω减少、v不变
M
O F
静
v
O F
三、课堂练习
1、以下属于离心现象应用的是：（ BC ） A、水平抛出去的物体，做平抛运动 B、链球运动员加速旋转到一定的速度后 将链球抛开 C、离心干燥器使衣物干燥 D、锤头松了，将锤柄在石头上磕几下就 可以把柄安牢
2、下列关于离心现象的说法中正确的是( C ) A、当物体所受的合外力大于向心力时产生 离心现象 B、做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力 都突然消失后，物体将做远离圆心的运动 C、做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力 都突然消失后，物体将沿切线做直线运动 D、做匀速圆周运动的物体,当它所受的一切力 都突然消失后，物体将做曲线运动
课堂练习
2、一辆质量 m=2.0t的小轿车，驶过半径R=100m的 一段圆弧形桥面。 （南）(1)若桥面为凹形，汽车以20m/s通过桥面最低 点时，对桥面的压力是多大？ （中）(2)若桥面为凸形，汽车以10m/s通过桥面最高 点时，对桥面的压力是多大？ （北）(3)汽车以多大速度凸形桥面顶点时，对桥面刚 好没有压力？
2
最低点
v N Gm G r
2
说一说
• 汽车不在拱形桥的最高点或最低点时，它 的运动该如何求解？为什么？
课堂练习
1、质量 m=100t的火车在轨道上行驶,火车内外轨连线 与水平面夹角为370 ，弯道半径R=30m。 （南）(1)当火车的速度v1=10m/s时,轨道何处受侧压 力?方向如何? （中）(2)当火车的速度v2=15m/s时,轨道何处受侧压 力?方向如何? （北）(3)当火车的速度v3=20m/s时,轨道何处受侧压 力?方向如何?
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．
请大家阅读课本28页---思考与讨论
4、为了防止汽车在水平路面上转弯时出现 BC “打滑”的现象，可以：( ) A、增大汽车转弯时的速度 B、减小汽车转弯时的速度 C、增大汽车与路面间的摩擦 D、减小汽车与路面间的摩擦
5、下列说法中错误的有：（ B ） A、提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服 甩得更干 B、转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半 径方向离开圆心 C、为了防止发生事故，高速转动的砂轮、 飞轮等不能超过允许的最大转速 D、离心水泵利用了离心运动的原理
合集下载
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。
新人教版高中物理必修二课件：5.7生活中的圆周运动 (共25张PPT)
F= m v运2 动 r v2
F< m r
F> m v2 r
匀速圆周运动 离心运动 向心运动
列车速度过快，造成翻车事故
实例研究2——过拱桥
1、汽车过拱桥是竖 直面内圆周运动的典 型代表 2、研究方法与水平 面内圆周运动相同
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。
• 情感、态度与价值观
• 1．通过对几个实例的分析，使学生明确具体问题必须具体分 析，理解物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法处理问 题． 2．通过离心运动的应用和防止的实例分析．使学生明白事 物都是一分为二的，要学会用一分为二的观点来看待问 题． 3．养成良好的思维表述习惯和科学的价值观．
• 教学重点
mg
Ff静m=μmg=1.96×106N
研究与讨论
1、请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道？
实际火车与轨道设计中， 利用轮缘可增加小部分的向心力；
垫高外轨可增加较多的向心力。
2、最佳方案
火车以半径R= 900 m转弯，火
FN
车质量为8×105kg ，速度为
30m/s，火车轨距l=1.4 m，要使
1 mv2 mgR(1 cos )
2
即将离开时FN=0
arccos2 48.2
3
θR
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。21.3.18 21.3.18Thursday, March 18, 2021
FN
G 最高点
a
FN
mg
m v2 R
mg
失重
FaN’
高中物理 5.7生活的圆周运动课件1 新人教版必修2
§6.8 生活中的圆周运动
回 顾
圆 周 运 动 的 基 本 公 式 ：
v l
t
t
l r
2π v=ωr ω= T ω=2πn
an= ω
v
v r
2
= ω2r =
v2 Fn= m r =mω2 r=
m 2 2 r
T
一、
转 自行车转弯
弯
r
问
题
1、自行车转弯时所需向心 V
力由静摩擦力提供。
mg =FN
型 半径
桥 为r的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压
力是多大？
黄石长江大桥
例、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，求汽车在桥顶时对路面的压力是
多解大：？汽车通过桥顶时，受力情况如图：
汽车通过桥顶时：
mgFN
mv2 r
FN
h
由牛顿第二定律：
FN
mgmv2 r
由牛顿第三定律：FN'FNmgmv2 r
例：一辆质量m=500kg的小车，驶过半径
R=40m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m／ s2． 求： (1)若桥面为凸形，汽车以4m／s的速度通过 桥面最高点时，对桥面压力是多大? (2)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对 桥面刚好没有压力
（1）由合力提供向心力，得 （2）由重力提供向心力，得
V2
Ff=m r
FN
Ff mg
想
V2
一 想
Ff = m r
一辆汽车绕半径R=９米的圆弧转弯，此过程可
以看作匀速圆周运动。已知此处路面与轮胎之间
的动摩擦因数为0.4，这个汽车转弯的最大速度不
能超过多少？（最大静摩擦力近似等于滑动摩擦
回 顾
圆 周 运 动 的 基 本 公 式 ：
v l
t
t
l r
2π v=ωr ω= T ω=2πn
an= ω
v
v r
2
= ω2r =
v2 Fn= m r =mω2 r=
m 2 2 r
T
一、
转 自行车转弯
弯
r
问
题
1、自行车转弯时所需向心 V
力由静摩擦力提供。
mg =FN
型 半径
桥 为r的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压
力是多大？
黄石长江大桥
例、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，求汽车在桥顶时对路面的压力是
多解大：？汽车通过桥顶时，受力情况如图：
汽车通过桥顶时：
mgFN
mv2 r
FN
h
由牛顿第二定律：
FN
mgmv2 r
由牛顿第三定律：FN'FNmgmv2 r
例：一辆质量m=500kg的小车，驶过半径
R=40m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m／ s2． 求： (1)若桥面为凸形，汽车以4m／s的速度通过 桥面最高点时，对桥面压力是多大? (2)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对 桥面刚好没有压力
（1）由合力提供向心力，得 （2）由重力提供向心力，得
V2
Ff=m r
FN
Ff mg
想
V2
一 想
Ff = m r
一辆汽车绕半径R=９米的圆弧转弯，此过程可
以看作匀速圆周运动。已知此处路面与轮胎之间
的动摩擦因数为0.4，这个汽车转弯的最大速度不
能超过多少？（最大静摩擦力近似等于滑动摩擦
人教版物理必修二：5.7生活中的圆周运动教学设计课件-优秀课件
栏 目 链 接
课 前 导 读
2 m v －FN ＝ 1．在凸形桥的最高点，mg ________ ， R mv2 mg－ R ，速度越大，FN越小，当v＝ FN＝________
gR 时，FN＝0. ________
mv2 FN－mg ＝ 2．在凹形桥(路面)最低点，________ R ，FN＝
栏 目 链 接
mv2 mg＋ R ____ 导 读
三、航天器中的失重现象
1．航天器中物体的向心力． 向心力由物体的重力G和航天器的支持力FN提供，即 mv2 G－FN ＝ ________ . R
栏 目 链 接
匀速圆周 2．当航天器做 ________运动时，FN＝0，此时航天器及其内 完全失重 部物体均处于 ________状态．
栏 目 链 接
问 探
题 究 (2)火车转弯时，如果转弯处内 外轨一样高，外侧车轮的轮缘挤压外 轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮 缘的弹力就是火车转弯的向心力，如 图所示，但火车质量太大，靠这种办
栏 目 链 接
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．
问 探
题 究
(3) 火车转弯时，如果在转弯处使外轨略高于内轨，
课 前 导 读
四、离心运动
做圆周运动的物体，在所受的合外力
突然消失 不足以 提供物体做圆周运动 ________或合外力________ 所需的向心力的情况下，就会做逐渐远离圆心的 运动，这种运动叫做离心运动．
栏 目 链 接
栏 目 链 接
问 探
题 究
问题一 火车转弯时，车速为什么有限制？
1．铁路的弯道． (1) 火车车轮的结构特点：火车的车轮 有凸出的轮缘，且火车在轨道上运行时，有 凸出轮缘的一边在两轨道内侧，这种结构的 特点，主要是有助于固定火车运动的轨 迹．(如图所示)
课 前 导 读
2 m v －FN ＝ 1．在凸形桥的最高点，mg ________ ， R mv2 mg－ R ，速度越大，FN越小，当v＝ FN＝________
gR 时，FN＝0. ________
mv2 FN－mg ＝ 2．在凹形桥(路面)最低点，________ R ，FN＝
栏 目 链 接
mv2 mg＋ R ____ 导 读
三、航天器中的失重现象
1．航天器中物体的向心力． 向心力由物体的重力G和航天器的支持力FN提供，即 mv2 G－FN ＝ ________ . R
栏 目 链 接
匀速圆周 2．当航天器做 ________运动时，FN＝0，此时航天器及其内 完全失重 部物体均处于 ________状态．
栏 目 链 接
问 探
题 究 (2)火车转弯时，如果转弯处内 外轨一样高，外侧车轮的轮缘挤压外 轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮 缘的弹力就是火车转弯的向心力，如 图所示，但火车质量太大，靠这种办
栏 目 链 接
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．
问 探
题 究
(3) 火车转弯时，如果在转弯处使外轨略高于内轨，
课 前 导 读
四、离心运动
做圆周运动的物体，在所受的合外力
突然消失 不足以 提供物体做圆周运动 ________或合外力________ 所需的向心力的情况下，就会做逐渐远离圆心的 运动，这种运动叫做离心运动．
栏 目 链 接
栏 目 链 接
问 探
题 究
问题一 火车转弯时，车速为什么有限制？
1．铁路的弯道． (1) 火车车轮的结构特点：火车的车轮 有凸出的轮缘，且火车在轨道上运行时，有 凸出轮缘的一边在两轨道内侧，这种结构的 特点，主要是有助于固定火车运动的轨 迹．(如图所示)
生活中的圆周运动人教版高一年级物理课堂PPT学习
最高点
mg
F
A.小球经过最低点的时候受力平衡
B.小球经过最低点的速度越大，绳子上的拉力
O
O
O
越大
C.小球做圆周运动的加速度时刻指向圆心
D.小球在最高点的最小速度是
F
最低点
mg
50
静摩擦力不足以提供相应的向心力,将会发生侧滑.
课堂练习
一根长为l的轻绳一端拉一个质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动，
下列说法正确的是（
）
A.小球经过最低点的时候受力平衡
B.小球经过最低点的速度越大，绳子上的拉力越大
C.小球做圆周运动的加速度时刻指向圆心
D.小球在最高点的最小速度是
O
课堂练习
tan
θ
G
θ
R
思考与讨论
汽车过桥
一辆汽车在通过如图所示的路段当中，在A、B两个位置，哪个位置更容易爆胎呢？
FA
2
: − =
凸型路面
FB
A
2
= −
<
2
mg
B
: − =
凹型路面
B
mg
2
= +
>
课堂例题
生活中的圆周运动人教版高一年级物
理课堂PPT学习
年
级：高一年级
学
科：物理（人教版）
生活中的圆周运动
N
如图所示，分析汽车在水平面上的圆弧
车道做匀速圆周运动中的受力，并分析向心
力的来源。根据表达式解释，汽车在转弯过
程当中为什么要限速呢？
2
=
2
人教版高中物理必修二课件：5.7生活中的圆周运动 (共60张PPT)
【特别提醒】(1)汽车、摩托车赛道拐弯处和高速公路转弯处 设计成外高内低,也是为了减小车轮受到地面施加的侧向力的作 用。 (2)火车拐弯时做匀速圆周运动,合力沿水平方向,而不是沿轨道 斜面方向。
【典例1】(2013·嘉兴高一检测)铁路在弯道处的内外轨道高
度是不同的，已知内外轨道平面与水平面的夹角为θ，如图所
一 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,如图所示。
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=mgtanθ。
二、拱形桥
汽车过凸形桥
汽车过凹形桥
受力分析
向心力 对桥的
压力
结论
Fn=_m_g_-_F_N = m
v2 r
Fn=_F_N-_m_g_= m
v2 r
mg m v2
FN′=_______r_
mg m v2
FN′=_______r_
汽车对桥的压力小于汽 汽车对桥的压力大于汽车
车的重量,而且汽车速度 的重量,而且汽车速度越 越大,对桥的压力_越__小__ 大,对桥的压力_越__大__
【解析】小球在最高点的受力如图所示:
(1)杆的转速为2.0r/s时,ω=2π·n=4πrad/s 由牛顿第二定律得:F+mg=mLω2 故小球所受杆的作用力: F=mLω2-mg=2×(0.5×42π2-10)N=138N 即杆对球提供了138N的拉力。 由牛顿第三定律知小球对杆的拉力大小为138N,方向竖直向上。
新人教版物理必修2课件%3A5.7生活中的圆周运动 (共24张PPT)
• A．减轻火车轮子挤压外轨 • B．减轻火车轮子挤压内轨 • 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向心 • D．限制火车向外脱轨
答案：ACD
达标检测
• ．一汽车通过半径R=40m的拱形桥顶
点时要使汽车在桥顶对桥面没有压 力，车速至少为(g取10 m/s2)( )
A．15 m/s
时，静摩擦力也随着增大，当静摩擦力达到最大 值μmg时，其对应的车速即为不发生侧滑的最 大行驶速度.由牛顿第二定律得μmg=mvmax2/R
解得vmax＝2m/s，
拓展延伸
不论是铁路还是公路，在弯道处为了安 全一般都是外高内低
达标检测
• (多选)在水平铁路转弯处，往往使外轨略 高于内轨，这是为了( )
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?
汽车对桥的压力
归纳总结
最高点 最低点
汽车对桥面的压力 超重失重状态
v2 N Gm G
r N G m v2 G
r
研究与讨论
• 1.在过拱形桥若速度过快，汽车做何种 运动？
• 会发生飞车现象 • 在最高点平抛运动
B．20 m/s
C．25 m/s
D．30 m/s
答案：B
课堂小结
• 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.能定性分析火车弯道外轨比內轨高的原 因。
• 重力和弹力的合力恰好提供火车站转弯 的向心力使火车安全转弯
• 3.能定量分析汽车过拱形桥最高点和过凹 形桥最低点的压力问题。
• 汽车不论过最高点还是最低点向心力都 有汽车重力和弹力的合力提供，其中过 拱形桥时处于失重状态，过凹形桥是处
的合力提供转弯所需向心 • D．限制火车向外脱轨
答案：ACD
达标检测
• ．一汽车通过半径R=40m的拱形桥顶
点时要使汽车在桥顶对桥面没有压 力，车速至少为(g取10 m/s2)( )
A．15 m/s
时，静摩擦力也随着增大，当静摩擦力达到最大 值μmg时，其对应的车速即为不发生侧滑的最 大行驶速度.由牛顿第二定律得μmg=mvmax2/R
解得vmax＝2m/s，
拓展延伸
不论是铁路还是公路，在弯道处为了安 全一般都是外高内低
达标检测
• (多选)在水平铁路转弯处，往往使外轨略 高于内轨，这是为了( )
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?
汽车对桥的压力
归纳总结
最高点 最低点
汽车对桥面的压力 超重失重状态
v2 N Gm G
r N G m v2 G
r
研究与讨论
• 1.在过拱形桥若速度过快，汽车做何种 运动？
• 会发生飞车现象 • 在最高点平抛运动
B．20 m/s
C．25 m/s
D．30 m/s
答案：B
课堂小结
• 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.能定性分析火车弯道外轨比內轨高的原 因。
• 重力和弹力的合力恰好提供火车站转弯 的向心力使火车安全转弯
• 3.能定量分析汽车过拱形桥最高点和过凹 形桥最低点的压力问题。
• 汽车不论过最高点还是最低点向心力都 有汽车重力和弹力的合力提供，其中过 拱形桥时处于失重状态，过凹形桥是处
新人教版高中物理必修二课件：57 生活中的圆周运动(共33张PPT)
自学指导1：
给同学们五分钟时间看书26页，“铁路的弯 道”。完成以下问题
1.火车在平直的轨道上匀速行驶时所受合力如何？
2.如果轨道是水平的，火车转弯时，做曲线运动， 需要的向心力由哪些力提供呢？
3.火车的质量很大，行驶的速度也不小，如此长时 间后，对轨道和列车有什么影响？
4.火车实际转弯处的情况 如何，向心力由哪些
• 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.
。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
5.7 生活中的圆周运动
第一第课一时课时
第一课时
想一想：过山车为什么在最高点不会掉下来？
自学目标：
• 1.进一步加深对向心力的认识，会在实际问 题中分析向心力的来源。
• 2.培养学生独立观察、分析问题、解决问题 的能力，提高学生概括总结知识的能力。