物理：5.8《生活中的圆周运动》课件(人教版必修2)
结论
• 航天器绕地球做近似地匀速圆周运动， 此时重力提供了向心力。航天器中的 人随航天器一起做匀速圆周运动，其 向心力也是由重力提供的，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。
实例
离心运动的应用
思考
四、离心运动
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？为什么？
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
实例
离心运动的危害
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 提供所需的向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故。
？问题二：
要防止离心现象发生，该怎么办？ A、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 B、增大合外力，使其达到物体作圆周 运动时所需的向心力
竖直平面内的圆周运动临界问题
• 二、有支撑：（杆、圆管内、拱形桥） 问题：1、小球能通过最高点的临界速度？ 2、杆对小球什么时候提供支持力？ 什么时候提供拉力？
练习二：
• 长L=0.4m，质量可忽略的细杆，其下 端固定于O点，上端连接着一个质量为2 千克的小球A，A绕O点做圆周运动，在 A 通过最高点时， • （1）杆恰好不受力，求小球最高点的 速度。 • （2）杆的弹力为16牛，求小球在最高 点的速度（g=10m/s2)
例3．用细线拴着一个小球，在光滑水平面上作 匀速圆周运动，有下列说法,其中正确的是（ ）
A．小球线速度大小一定时，线越长越容易断
B．小球线速度大小一定时，线越短越容易断
C．小球角速度一定时，线越长越容易断
D．小球角速度一定时，线越短越容易断
例4、人造卫星的天线偶然折断，那么 ( )
(A)天线将作自由落体运动，落向地球；
实例
三、航天器中的失重现象
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，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: 1、座舱对宇航员的支持力? 2、此时飞船的速度多大? ★3、通过求解．你可以得出什么结论? （怎样理解失重现象？）
⑴若F 向上，则 m v2 mg F , L ⑵若F 向下，则
v
gL 2
m v2 mg F , L
3gL v 2
复习
请同学们回顾并叙述出对于圆周运动 你已经理解和掌握了哪些基本知识
1、我已经理解和掌握了可以用线速度、角 速度、转速和周期等来描述做圆周运动物体 的运动快慢； 2、匀速圆周运动的动力学特征：Fn＝F合 运动学特征：V大小不变。 3、向心力是效果力，学会受力分析向心力 来源。 4、求向心力的两个途径： 牛顿运动定律的两类问题
２、为了防止汽车在水平路面上转弯时出现 “打滑”的现象，可以：( D )
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
A、a、b
C、b、d
B、a、c
D、b、c
• 3、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
8
生活中的圆周运动
实例
一、铁路的弯道
火车转弯时实际是在做圆周运动，那么 火车转弯时是如何获得向心力的 ？
（1） 火车转弯处内外轨无高度差
外轨对轮缘的弹力F就是使火车 转弯的向心力 F合=Fn F=m
向左转 V2
N
R
火车质量很大
外轨对轮缘的弹力很大 外轨和外轮之间的磨损大， 铁轨容易受到损坏。
G
F
练习2
• 课本P27页第三题。
8
生活中的圆周运动 第二课时
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．
• 结论： v0= gR 时，压力为零。汽车 做平抛运动。
实例
(二)、凹形桥
质量为m的汽车在凹形桥上以速度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 过桥的最低点时对桥的压力．速度越大压力越大 还是越小？
讨论
（
练习1
一辆汽车匀速率通过半径为R的圆弧拱形 路面，关于汽车的受力情况，下列说法正 确的是（BD） A．汽车对路面的压力大小不变，总是等 于汽车的重力 B．汽车对路面的压力大小不断发生变化， 总是小于汽车所受重力 C．汽车的牵引力不发生变化 D．汽车的牵引力逐渐变小
(B)天线将作平抛运动，落向地球； (C)天线将沿轨道切线方向飞出，远离地球； (D)天线将继续和卫星一起沿轨道运转。
例5．杆长为L，球的质量为m，杆连球在竖直 平面内绕轴O自由转动，已知在最高点处，杆 对球的弹力大小为F=1/2mg，求这时小球的即 时速度大小。
解：小球所需向心力向下，本题中 F=1/2mg＜mg， 所以弹力的方向可能向上，也可能向下。
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？
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。这种运动 叫做离心运动。
2、物体作离心运动的条件：
F合 0或F合 mr
2
实例 离心运动的应用 1、离心干燥器的金属网笼
小结
通过本节课的学习我们知道：
一、铁路的弯道 1．讨论向心力的来源： 2．外轨高于内轨时重力与支持力的合力是使火车转弯 的向心力 3．讨论：为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件 限铡? 二、拱形桥 1．思考：汽车过拱形桥时，对桥面的压力与重力谁大? 2．圆周运动中的超重。失重情况． 三、航天器中的失重现象 四、离心运动 1．离心现象的分析与讨论． 2．离心运动的应用和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
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。
？问题一：
要使原来作圆周运动的物体作离心运动，该怎么办？
A、提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力。 B、减小合外力或使其消失
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 提供所需的向心力F 使水滴 F<mrω 2 做圆周运动。当网笼转得比 F o 较快时，附着力 F 不足以提 供所需的向心力 F，于是水 滴做离心运动，穿过网孔， 飞到网笼外面。
ν
2、制作“棉花”糖的原理：
思考
结合生活实例，思考应该如何解决 这一实际问题？
（2 ）转弯处外轨高于内轨
N 根据牛顿第二定律 V2 F=mg tan α= m R V= Rg tanα V＞ Rg tanα 外轨对外轮缘有弹力 Rg tanα 内轨对内轮缘有弹力
α
F
α
V＜
G
讨论
应该如何解决这一实际问题
结论
从这个例子我们进一步知道 ：
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 ?
F合=mgtanα≈mgsinα=mgh/L
2 由牛顿第二定律得： v0 F合=man 所以mgh/L=m R 即火车转弯的规定速度v0= Rgh
（图）
L
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 面的压力情况，以下说法正确的是 ( BC )
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 体除了受到另外物体的作用， 还要再受到一个向心力，那就 不对了。
练习1
在水平铁路转弯处，往往使外轨略 高于内轨，这是为了( ACD ) 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力 D．限制火车向外脱轨
练习2
如图所示，汽车在倾斜的弯道上拐 弯，弯道的倾角为θ，半径为r，则 汽车完全不靠摩擦力转弯的速率 是?
（
实例
二、拱形桥
讨论
拱形桥
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．
思考
• 当汽车对桥的压力刚为零时，汽车的速 度有多大？当汽车速度大于这个速度时， 会发生什么现象？
竖直平面内的圆周运动临界问题
• 一、没有支撑：（绳、圆环内侧） 问题：1、小球能通过最高点的临界速度？ 2、能通过最高点的条件？
练习一：
• 绳系着装有水的桶，在竖直平面内做 圆周运动，水的质量为0.5Kg，绳长 60Cm，求： • （1）最高点水不流出的最小速率； • （2）水在最高点速率为3m/s时，水 对桶底的压力。
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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
生活中的圆周运动二ppt课件—【精选】人教版高中物理必修第二册
• 模具绕一固定轴旋转，当达到500转每分 在田径比赛中,链球项目就是得用离心现象来实现投掷的。
3、离心运动的应用和防止 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？
时，将融化了的液态金属倒入其中，它将 生活中的圆周运动（二）
(1)小球在最高点的速度有怎样的要求? (1)此时小球的速度大小为多少?
直径), 以速度v 通过最高点A时，恰好对上下轨道都无压力. (2)若小球以v /2 通过A点, 则小球对哪个轨道有压力, 且压力为多少?
密度远小于液态的金属，因此它们将从金 (2)若现将细绳换成轻质杆, 当小球到达最高点时的速度大小为v=0.
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？ (3)若水在最低点速度v =5m/s时, 水对桶底的压力.
R
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
若突然松手，小 球将怎样运动？
F2 m2r
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？
3、离心运动的应用和防止
(1)离心运动的应用 ①甩干雨伞上的水滴
变化1: 绳系着装有水的水桶, 在竖直平面内做圆周运 动, 水的质量m=0.5kg, 绳长L=60cm, 求: (3)若水在最低点速度v =5m/s时, 水对桶底的压力.
变化2: 一长为L=50cm的轻质细绳OA, 在A端固定一质 量为m=0.5kg的小球, 为了使小球能以O点为固定点在 竖直平面内做圆周运动, 则: (1)小球在最高点的速度有怎样的要求? (2)若现将细绳换成轻质杆, 当小球到达最高点时的速度 大小为v=0.4m/s. 在此位置时杆对小球的作用力为多少?
3、离心运动的应用和防止 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？
时，将融化了的液态金属倒入其中，它将 生活中的圆周运动（二）
(1)小球在最高点的速度有怎样的要求? (1)此时小球的速度大小为多少?
直径), 以速度v 通过最高点A时，恰好对上下轨道都无压力. (2)若小球以v /2 通过A点, 则小球对哪个轨道有压力, 且压力为多少?
密度远小于液态的金属，因此它们将从金 (2)若现将细绳换成轻质杆, 当小球到达最高点时的速度大小为v=0.
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？ (3)若水在最低点速度v =5m/s时, 水对桶底的压力.
R
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
若突然松手，小 球将怎样运动？
F2 m2r
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？
3、离心运动的应用和防止
(1)离心运动的应用 ①甩干雨伞上的水滴
变化1: 绳系着装有水的水桶, 在竖直平面内做圆周运 动, 水的质量m=0.5kg, 绳长L=60cm, 求: (3)若水在最低点速度v =5m/s时, 水对桶底的压力.
变化2: 一长为L=50cm的轻质细绳OA, 在A端固定一质 量为m=0.5kg的小球, 为了使小球能以O点为固定点在 竖直平面内做圆周运动, 则: (1)小球在最高点的速度有怎样的要求? (2)若现将细绳换成轻质杆, 当小球到达最高点时的速度 大小为v=0.4m/s. 在此位置时杆对小球的作用力为多少?
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15张PPT)
讨论1、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 ?
F合=mgtanα
≈mgsinα=mgh/L
由牛顿第二定律得： F合=man 所以mgh/L=m
v0 2 R
即火车转弯的规定速度v0=
Rgh L
讨论2、若火车速度与设计速度不同会怎样？
需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求
N
FN G
向心力由外侧轨道对车 轮轮缘的挤压力提供.
FN m v2 R
火车质量很大
外轨对轮缘的弹力很大
外轨和外轮之间的磨损大，铁轨容易受到损坏
讨论: 1、如何减轻火车对轨道的侧压力？
转弯处外轨高于内轨
N F合
G
火车的向心力由mg和FN 的合力提供
F合=mgtanθ
o
Fn
m
v2 R
v规 gR tan
FN v gr tan 外侧轨道与轮之间有弹力
若无轮缘，火车向外侧运动
离心运动
v gr tan 内侧轨道与轮之间
有弹力
外侧
若无轮缘，火车向内侧运动
θ
向心运动
F mg
内侧
讨论3、若火车车轮无轮缘，火车速度过大或过 小时将发生什么现象？
思维拓展及应用
山区铁路弯道过多，火车能否大面积提速？ 赛车影片中，若减少水平弯道处事故，你 怎样设计转弯处的路面?
你观察过高速公路转弯处的路面情况吗? 高速公路转弯处也是外高内底
（并且超车道比主车道更加倾斜）
练习1：用长为r的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面 内做圆周运动，如图，则下列说法正确的是 （ ） A 小球在圆周最高点时的向心力一定只有重力提供 B 小球在圆周最高点时绳子的拉力不可能为0
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 (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
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’
《生活中的圆周运动》圆周运动PPT优质课件-人教版高中物理必修二PPT课件
16
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。
生活中的圆周运动
1
核心素养目标
物理观念 失重现象、离心现象和物体做离心运动的条件。
1.通过观察模型了解火车车轮的特点，会分析火车转弯时向心力的 来源。 科学思维 2.通过对向心力公式的推导分析汽车过拱形桥和凹形路面的最低点 时的受力、理解航天器中的失重现象。
科学态度 分析生产、生活和航天科技中的圆周运动现象，培养学生运用概念、 与责任 规律解释现象和解决问题的能力，增强责任心和使命感。
17
4.规定速度分析：若火车转弯时只受重力和支持力作用，不受轨道压力，则 mgtan θ ＝mvR20，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。
2
知识点一火车转弯 [观图助学]
火车转弯时外轨与内轨的高度一样吗?火车转弯的向心力来源是什么?火车的车轮设 计有什么特点?
3
1． 火 车 在 弯 道 上 的 运 动 特 点 : 火 车 转 弯 时 实 际 是 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。
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。
生活中的圆周运动
1
核心素养目标
物理观念 失重现象、离心现象和物体做离心运动的条件。
1.通过观察模型了解火车车轮的特点，会分析火车转弯时向心力的 来源。 科学思维 2.通过对向心力公式的推导分析汽车过拱形桥和凹形路面的最低点 时的受力、理解航天器中的失重现象。
科学态度 分析生产、生活和航天科技中的圆周运动现象，培养学生运用概念、 与责任 规律解释现象和解决问题的能力，增强责任心和使命感。
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4.规定速度分析：若火车转弯时只受重力和支持力作用，不受轨道压力，则 mgtan θ ＝mvR20，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。
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知识点一火车转弯 [观图助学]
火车转弯时外轨与内轨的高度一样吗?火车转弯的向心力来源是什么?火车的车轮设 计有什么特点?
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1． 火 车 在 弯 道 上 的 运 动 特 点 : 火 车 转 弯 时 实 际 是 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。
【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，
高中物理：5.8生活中的圆周运动课件人教版必修2
指向圆心方向的合力提供向心力,所以： 2 2 v mg FN m v 则：FN m g m r 2 r v 由牛顿第三定律：FN ' FN m g m FN FN’ mg r
r O FNˋ<G 即汽车对桥的压力小于其所受重力， 处于失重状态。
注意：汽车过拱型桥的速度不宜过大,否则FN’将消失, 汽车将飞离桥面做平抛运动。
b：铁路外轨对火车外侧车轮的轮缘产生的水平 弹力提供火车转弯的向心力。
G
F弹
思考2：铁路外轨对火车轮缘的水平弹力提供 火车转弯的向心力，这种方法在实际中可取吗？ 为什么？
例1、火车速度为30m/s，弯道的半径 R=900m，火车的质量m=8×105kg，转弯时轮缘 对轨道侧向的弹力多大？
火车质量太大，导致需要的向心力太大，则 铁路外轨对火车轮缘的水平弹力太大，铁轨和 车轮极易受损！
注意：汽车过凹形桥的速度不宜过大,否则FN’过大,汽 车可能压坏凹型桥或者爆胎。
v FN ' FN m g m r
G
FN’
v2 拱型桥： FN ' m g m r 2 v 凹型桥： F' N mg m r 无论过拱型桥还是凹型桥，都应当减速行驶。
当汽车过拱型桥时速度v与桥所受的压力FNˋ的关系
r=h+R地≈R地=6400Km=6400×103m/s F引≈mg
v 由 mg - FN = m r
2
得: FN = mg - m v
3
2
当v gR 7.910 m / s时；
r
座舱对他的支持力FN=0,航天员处于完全失重状态
生活中有很多运动都可以看作圆周运 动，解决这类问题的关键就是:选准研究对象 进行受力分析。
r O FNˋ<G 即汽车对桥的压力小于其所受重力， 处于失重状态。
注意：汽车过拱型桥的速度不宜过大,否则FN’将消失, 汽车将飞离桥面做平抛运动。
b：铁路外轨对火车外侧车轮的轮缘产生的水平 弹力提供火车转弯的向心力。
G
F弹
思考2：铁路外轨对火车轮缘的水平弹力提供 火车转弯的向心力，这种方法在实际中可取吗？ 为什么？
例1、火车速度为30m/s，弯道的半径 R=900m，火车的质量m=8×105kg，转弯时轮缘 对轨道侧向的弹力多大？
火车质量太大，导致需要的向心力太大，则 铁路外轨对火车轮缘的水平弹力太大，铁轨和 车轮极易受损！
注意：汽车过凹形桥的速度不宜过大,否则FN’过大,汽 车可能压坏凹型桥或者爆胎。
v FN ' FN m g m r
G
FN’
v2 拱型桥： FN ' m g m r 2 v 凹型桥： F' N mg m r 无论过拱型桥还是凹型桥，都应当减速行驶。
当汽车过拱型桥时速度v与桥所受的压力FNˋ的关系
r=h+R地≈R地=6400Km=6400×103m/s F引≈mg
v 由 mg - FN = m r
2
得: FN = mg - m v
3
2
当v gR 7.910 m / s时；
r
座舱对他的支持力FN=0,航天员处于完全失重状态
生活中有很多运动都可以看作圆周运 动，解决这类问题的关键就是:选准研究对象 进行受力分析。