高一物理必修二§5-7生活中的圆周运动LI
FN
mg
根据牛顿 第二定律：
二、竖直平面内的圆周运动
绳球模型 如图所示，小球在竖直平面内做圆周运 动过最高点情况，软绳（或轨道）对小 球只能产生拉力（或压力）的作用，小 球在最高点时
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
可见汽车的速度越大对桥的压力越小。 当
v
G
v
gr
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
泸 定 桥
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
的向心力，由牛顿第二定律得：
N
v2 N G m r
二、竖直平面内的圆周运动
• 二、竖直平面内的圆周运动
1、拱型桥
例、汽车质量为m，通过桥最高点速度为v，桥半径 为r，求汽车在桥顶时对路面的压力是多大？
汽车过桥问题
1.求汽车以速度v过半径为r 的拱桥时对拱桥的压力？
【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动的 向心力，由牛顿第二定律得： N
v2 GN m r2 v N Gm r
R
ghr 径为r,则此处轨道的设计转弯速度为___________. v L
生 活 中 的 圆 周 运 动
2．汽车转弯
(1)路面水平时转弯所需的向心力由 ________________力提供，若转弯半径为r， 静摩擦力 路面与车轮之间的最大静摩擦力为车重的k倍， v kgr 汽车转弯的最大速度为_____________。 (2)高速公路的转弯处,公路的外沿设计的比内 沿略高,若汽车以设计速度转弯时,汽车转弯的 向心力由_______________________提供. 重力和弹力的合力
v2 N Gm G r
G
v
可见汽车的速度越大对桥的压力越大。
由于ａ竖直向上，属超重现象。
N
比较三种桥面受力的情况
G N
v N Gm r
2
v N Gm r
G
N
2
N=G
G
思考与讨论
地球可以看作一个巨大的拱型桥，其半径就是地球 半径R（R=6400km），若汽车不断加速，则地面对它 的支持力就会变小，汽车速度多大时，支持力会变成 零？
2)摩托车转弯
思考：摩托车转弯时车身为什么要适当 倾斜？
火车弯 汽车在水平路面上转弯时的向心力 也来源于地面的静摩擦力，根据向心 2 力公式有 v
F F1 m r
转弯时所需的向心力与转弯时的速 率及半径有关，如果转弯时的速率 过大，静摩擦力不能满足转弯需要
如图，有一个半径为R的圆弧形轨道，滑块
A、B分别从轨道上面和下面沿轨道滑动，如
果要求它们在最高点处不离开轨道，对它们在
最高点的速率有什么限制？
在竖直平面内放置的内径为r的环形光滑管，环的 半径为R（R≫r），有一质量为m的球可在管内运动 。当小球恰能沿圆周运动到最高点时其速度是多大 ？若在最高点的速度分别为v1、v2，则管对球的作用 力如何？
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
v2 F= m r2 v F< m r2 v F> m r
匀速圆周运动 离心运动 向心运动
思考并讨论
1、要使原来做匀速圆周运动的物体做离心 运动，可以怎么办？
A、提高转速，使所需的向心力大于能提供 的向心力 B、减小或消失合外力
F合 ＜F向心力 做什么运动？ 远离
2.物体作离心运动的条件： F < F 向心力 合
离心运动
做圆周运动的物体，在所受合外力 消失或不足以提供所需的向心力时， 就做逐渐远离圆心的运动，这种运 动叫做离心运动
3.说明：物体做离心运动的根本原 因是“惯性”造成的
4.离心运动的应用
1）、离心干燥器
2）、洗衣机脱水桶
m
v v
1
2 gR gR 2
R
2
如图，内壁光滑的导管弯成圆周轨道竖直放置， 其质量为2m，小球质量为m，在管内滚动，当小球 运动到最高点时，导管刚好要离开地面，此时小球 速度多大?（轨道半径为R）
3gR
一根长为L的轻质硬杆，两端各固定一质 量为m的小球。现以杆的中点为轴心，使两 小球在竖直平面内匀速转动，其周期T＝ 2π√L/g。在如图所示竖直位置时，杆对两球 的作用力。
A.当火车以小于规定速率转弯时,仅内轨对车轮有侧压力
B.当火车以大于规定速率转弯时,仅外轨对车轮有侧压力
C.当火车以大于规定速率转弯时,内轨对车轮有侧压力 D.当火车以小于规定速率转弯时,外轨对车轮无侧压力 3.在高速公路的拐弯处,路面造的外高内低,设车向右拐弯时, 司机左侧路面比右侧要高一些,路面与水平面间的夹角为θ.设 拐弯路段是半径为R的圆弧,要使车轮与路面之间的横向（即 垂直于前进方向）摩擦力等于零,车速应等于_______________。 v2 （已知重力加速度为g） mg tan m v gR tan
v F =m r
2
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
车辆转弯 （1）自行车（或摩托车）转弯 我们在骑自行车转弯时，有向外滑出的 趋势，地面对自行车有指向内侧的静摩 擦力F1，这个静摩擦力提供自行车转弯 2 时所需的向心力。 v F F1 m 根据向心力公式有 r 从公式中可以看出，转弯时所需的向心力与 转弯时的速率及半径有关，如果转弯时的速 率过大，静摩擦力不能满足转弯需要
求：座舱对航天员的支持力为多少？
v2 mg－FN＝m r
v2 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？
v2 mg N m r F 1900 N F f kN
一根绳子系者一个盛水的杯子，演员抡起绳子，杯 子就在竖直面内做圆周运动，到最高点时，杯口朝下， 但杯中的水不会流下来，为什么呢？
当杯子以速度v转过最 高点时，杯中水的向心 力的方向向下.
FN G
长L=0.5m，质量可忽略的杆，其下端铰接于O点 上端连接着一个小球A，A的质量为m=2kg，它绕O点 做圆周运动，如图，在A通过最高点时，求下列两种 情况下，杆受A的力：1、A的速率为1m/s， 2、A的速率为4m/s。 3、如果杆换成轻绳，求A能通过最高点的条件。
赛道的设计
5.、离心运动的防止
2)、高速转动的砂轮、飞轮等
小结
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=mω2r时，物体做匀速圆周运动 当F= 0时，物体沿切线方向飞出 当F＜mω2r时，物体逐渐远离圆心 当F＞mω2r时，物体逐渐靠近圆心 常见的离心干燥器等都是利用离心运动。
（
离心现象 （三）离心现象
铁路的弯道
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
2.若火车按铁路规定速率转弯时,内、外轨对车轮皆无侧向 压力,则下列说法中正确的是（ABD）
拱形桥和凹形桥 1.一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 ) A. a处 B. b处 C. c处 D. d处 c a
b
d
2.一辆质量为4t的汽车驶过半径为50m的凸形桥面时,始 终保持5m/s的速率.汽车所受的阻力为车对桥面压力的 0.05倍.通过桥的最高点时汽车牵引力是多少N.(g=10m/s2)
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。
思考问题？
圆周 F合 = F向心力 做什么运动？ 近心 F合 ＞F向心力 做什么运动？ 切线 F合 = 0 做什么运动？
F弹
F弹
轮缘受到外轨向内的挤压力, 外轨易损坏。
当v<v0时：
轮缘受到内轨向外的挤压力, 内轨易损坏。
1.火车转弯
(1)内外轨高度相同时,转弯所需的向心力由 外轨对轮缘的侧压力 ___________________提供. (2)外轨高度高于内轨，火车按设计速度行驶时， 重力和弹力的合力 火车转弯所需的向心力由________________提供. 火车实际行驶速度大于设计速度时,其转弯所需的 重力、弹力的合力和外轨对轮缘的侧压力 向心力由_______________________________提供. (3)若两轨间距为L，外轨比内轨高h，轨道转弯半
FN
G
F
由于该弹力是 由轮缘和外轨 的挤压产生的, 且由于火车质 量很大,故轮缘 和外轨间的相 互作用力很大, 易损坏铁轨.
外轨对轮缘的弹力F 提供向心力F=F向
v2 F m r
怎么办?
生 活 中 的 圆 周 运 动
θ很小时,sinθ=tanθ N
铁路的弯道
(2) 外轨高内轨低时转弯
v mg tan m r
车受重力mg及路面的弹力FN 作用． 这两个力的合力F水平并指向 圆周弯道的圆心，充当向心力， 由图可知:F＝mgtanθ 依据牛顿第二定律有
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高中物理必修2人教版5.7生活中的圆周运动课件
则下列说法中正确的是（AC ）
A．当以v的速度通过此弯路时，火车重力与轨道面支持 力的协力提供向心力 B．当以v的速度通过此弯路时，火车重力、轨道面支持 力和外轨对轮缘弹力的协力提供向心力 C．当速度大于v时，轮缘挤压外轨 D．当速度小于v时，轮缘挤压外轨
2.(多选)(2013·新课标全国卷Ⅱ)公路急转弯处通常是 交通事故多发地带。如图,某公路急转弯处是一圆弧,当 汽车行驶的速率为v0时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑
v2
G FN m r
G
FN
v2
FN G m r
G
FN
FN = G
G
小 结：
最高点
最低点
汽车对桥面的压力 超重失重状态
N G m v2 G r
N G m v2 G r
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。 (1)当火车的速度v1=10m/s时,轨道何处受侧压
G
火车行驶速率v<v临界
注意 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 体除了受到其他力的作用，还 要再受到一个向心力，那就不 对了。
1、火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半 径与火车速度确定。若在某转弯处规定行驶的速度为v，
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？
1、汽车过凸形桥
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,求汽车在桥顶时对路面的压力是多 大?
A．当以v的速度通过此弯路时，火车重力与轨道面支持 力的协力提供向心力 B．当以v的速度通过此弯路时，火车重力、轨道面支持 力和外轨对轮缘弹力的协力提供向心力 C．当速度大于v时，轮缘挤压外轨 D．当速度小于v时，轮缘挤压外轨
2.(多选)(2013·新课标全国卷Ⅱ)公路急转弯处通常是 交通事故多发地带。如图,某公路急转弯处是一圆弧,当 汽车行驶的速率为v0时,汽车恰好没有向公路内外两侧滑
v2
G FN m r
G
FN
v2
FN G m r
G
FN
FN = G
G
小 结：
最高点
最低点
汽车对桥面的压力 超重失重状态
N G m v2 G r
N G m v2 G r
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。 (1)当火车的速度v1=10m/s时,轨道何处受侧压
G
火车行驶速率v<v临界
注意 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 体除了受到其他力的作用，还 要再受到一个向心力，那就不 对了。
1、火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半 径与火车速度确定。若在某转弯处规定行驶的速度为v，
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？
1、汽车过凸形桥
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,求汽车在桥顶时对路面的压力是多 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
人教版高一物理必修二课件-5.7生活中的圆周运动
a b
c d
小结：
一、铁路的弯道
v gr tan
二、凸桥
FN
=G-m
v2 r
FN < G
当v = 时g，r 压力FN为零
三、凸桥
FN
=G+m
v2 r
FN > G
FN
m
v
G FN
v
mg
随堂练习
例1：为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑 ”的现象，可以：( ) B C
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
第一宇 宙速度
v gR 9.8 6.4106 m / s 7.9km/ s
汽车内的人和车的运动情况一样，故也是失重状态。
飞起的汽车犹如绕地球运转的太空船，这就是航天器中的失 重现象。
2. 凹形桥
汽车过凹形桥最低点时，分析向心力的来源，同样假设车的质量m ，桥的半径r，车在最低点的速度为v，则请计算车对桥的压力FN。
谢谢
2、铁路的弯道
（1）火车车轮与铁轨的构造是怎样的？
FN
FN
mg
轮缘
FN
FN
（2）实际测量数据计算
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？
Fn
=
m
v2 r
8 105 N
轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮 极易受损！
（3）实际中的铁路弯道是如何设计的？为什么要这样 设计？假如你是一名设计师，请给出你的设计思路和方 案。
例2：一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=90m 的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m／s2． 求：（1）若桥面为凹形，汽车以20m／s的速度通过 桥面最低点时，对桥面压力是多大？
高一物理必修二课件：5.7生活中的圆周运动 共39张
数为零，但重物仍受地球的引力
训练巩固
2．下列有关洗衣机脱水筒的脱水原理说法正确的D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
• 【学生活动】设计火车弯道 • 学生分组讨论，提出可行性方案
一、铁路的弯道
【方案剖析】 FN
F合
解析：
F合 Fn
mg tan m v2
R
火车转弯规定临界速
度:
α
G
v临界 Rg tan
重力G与支持力FN的合力F合是使火车转弯的向 心力
一、铁路的弯道
【最佳方案】 外轨略高于内轨
一、铁路的弯道
航天器绕地球做匀速圆周运动，假设它的线速度的大小为v ， 轨道半径近似等于地球半径R ，航天员受到的地球引力近似 等于他在地面测得的体重mg .
mg－FN＝mRv2
FN ＝mg－
v2 r
m
当 v＝ 时，座舱对航天员的支持力FN
＝0gR，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
第五章 曲线运动
第 七 节 生活中的圆周运 动
1、什么叫向心加速度？ 物理意义？公式如何？
2、什么叫向心力？公式如何？
一、铁路的弯道
❖ 在平直轨道上匀速行驶的 火车，火车受几个力作用 ？这几个力的关系如何？
❖ 那火车转弯时情况会有何 不同呢？
❖ 火车转弯时是在做圆周运 动，那么是什么力提供向 心力？
四、离心运动
要使原来作匀速圆周运动的物体作离心运动，该 怎么办？
训练巩固
2．下列有关洗衣机脱水筒的脱水原理说法正确的D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
• 【学生活动】设计火车弯道 • 学生分组讨论，提出可行性方案
一、铁路的弯道
【方案剖析】 FN
F合
解析：
F合 Fn
mg tan m v2
R
火车转弯规定临界速
度:
α
G
v临界 Rg tan
重力G与支持力FN的合力F合是使火车转弯的向 心力
一、铁路的弯道
【最佳方案】 外轨略高于内轨
一、铁路的弯道
航天器绕地球做匀速圆周运动，假设它的线速度的大小为v ， 轨道半径近似等于地球半径R ，航天员受到的地球引力近似 等于他在地面测得的体重mg .
mg－FN＝mRv2
FN ＝mg－
v2 r
m
当 v＝ 时，座舱对航天员的支持力FN
＝0gR，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
第五章 曲线运动
第 七 节 生活中的圆周运 动
1、什么叫向心加速度？ 物理意义？公式如何？
2、什么叫向心力？公式如何？
一、铁路的弯道
❖ 在平直轨道上匀速行驶的 火车，火车受几个力作用 ？这几个力的关系如何？
❖ 那火车转弯时情况会有何 不同呢？
❖ 火车转弯时是在做圆周运 动，那么是什么力提供向 心力？
四、离心运动
要使原来作匀速圆周运动的物体作离心运动，该 怎么办？
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？
高中物理人教版必修二5.7生活中的圆周运动(共22张PPT)
FN mgmv2 R
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
v2 F= m
匀速圆周运动
·o
F< m v 2 r
离心运动
v2 F> m
向心运动
r
列车速度过快，造成翻车事故
赛道的设计
棉花糖的制造
研究圆周运动的要点
从“供”“需”两方面来进行研究 “供”——分析物体受力，求沿半径方向的
You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。
实例分析一:火车转弯
水平弯道
向心力的来源
由外侧轨道对车轮轮 缘的挤压力F提供,F= mv 2
R
弊端分析：
FN
F
G
火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间 的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损。
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 “供”“需”不平衡做离心运动或向心运动
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/8/282021/8/282021/8/282021/8/288/28/2021 14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年8月28日星期六2021/8/282021/8/282021/8/28 15、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。2021年8月2021/8/282021/8/282021/8/288/28/2021 16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021/8/282021/8/28August 28, 2021 17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/8/282021/8/282021/8/282021/8/28
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
v2 F= m
匀速圆周运动
·o
F< m v 2 r
离心运动
v2 F> m
向心运动
r
列车速度过快，造成翻车事故
赛道的设计
棉花糖的制造
研究圆周运动的要点
从“供”“需”两方面来进行研究 “供”——分析物体受力，求沿半径方向的
You have to believe in yourself. That's the secret of success. 人必须相信自己，这是成功的秘诀。
实例分析一:火车转弯
水平弯道
向心力的来源
由外侧轨道对车轮轮 缘的挤压力F提供,F= mv 2
R
弊端分析：
FN
F
G
火车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间 的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损。
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 “供”“需”不平衡做离心运动或向心运动
13、He who seize the right moment, is the right man.谁把握机遇，谁就心想事成。2021/8/282021/8/282021/8/282021/8/288/28/2021 14、谁要是自己还没有发展培养和教育好，他就不能发展培养和教育别人。2021年8月28日星期六2021/8/282021/8/282021/8/28 15、一年之计，莫如树谷；十年之计，莫如树木；终身之计，莫如树人。2021年8月2021/8/282021/8/282021/8/288/28/2021 16、教学的目的是培养学生自己学习，自己研究，用自己的头脑来想，用自己的眼睛看，用自己的手来做这种精神。2021/8/282021/8/28August 28, 2021 17、儿童是中心，教育的措施便围绕他们而组织起来。2021/8/282021/8/282021/8/282021/8/28
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。
高一物理必修二第五章第八节生活中的圆周运动课件
和四季变化的现象。
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向心力
物体在圆周运动中受到指向圆心的向心力 作用，该力提供物体做圆周运动的向心加 速度。
02
圆周运动的向心力
向心力的定义
向心力
物体受到的指向圆心的力，使物 体沿着圆周路径运动。
产生条件
物体做圆周运动时，一定存在向 心力，否则物体将沿切线方向飞 出。
向心力的来源
绳对物体的拉力
重力与支持力的合力
当物体在绳子的牵引下做圆周运动时 ，绳子对物体的拉力充当向心力。
汽车过拱桥问题
总结词
汽车通过拱桥时，由于重力的作用，会 产生向心加速度，使汽车紧贴桥面。
VS
详细描述
汽车通过拱桥时，由于重力的作用，会产 生向心加速度。为了使汽车紧贴桥面，汽 车的重力沿桥面的分力需要等于向心力。 因此，汽车的速度和重量都会影响它对桥 面的压力。
旋转木马问题
总结词
旋转木马在旋转时，由于离心力的作用，会使乘客向外甩。
表示向心力与线速度、转动半径之间 的关系。当线速度增大时，需要的向 心力也增大；当线速度减小时，需要 的向心力也减小。
03
圆周运动的向心加速度
向心加速度的定义向心加来自度描述物体做圆周运动时速度方向改变的快慢的物理量。
定义公式
$a_{n} = frac{v^{2}}{r}$，其中$a_{n}$是向心加速度，$v$是线速度，$r$是圆 周运动的半径。
离心机
用于分离不同密度的液体 或固体颗粒，如血液分离 和矿物分离。
离心泵
利用离心力将液体从低处 输送到高处，广泛应用于 水利、化工等领域。
离心运动的防止
高速旋转设备的防护措施
为防止离心运动导致的甩出物伤人事故，高速旋转的设备应加装 防护罩或安全罩。
人教版高中物理必修二5-7 生活中的圆周运动
（精心整理，诚意制作）5.7 生活中的圆周运动1．如图5721所示，当汽车通过拱桥顶点的速度为10 m/s 时，车对桥顶的压力为车重的34.如果要使汽车在粗糙的桥面行驶至桥顶时，不受摩擦力作用，则汽车通过桥顶的速度应为( )图5721A ．15 m/sB ．20 m/sC ．25 m/sD ．30 m/s2．(多选)在某转弯处，规定火车行驶的速率为v 0，则下列说法中正确的是( )A ．当火车以速率v 0行驶时，火车的重力与支持力的合力方向一定沿水平方向B ．当火车的速率v >v 0时，火车对外轨有向外的侧向压力C ．当火车的速率v >v 0时，火车对内轨有向内的挤压力D ．当火车的速率v <v 0时，火车对内轨有向内侧的压力3.飞机俯冲拉起时，飞行员处于超重状态，此时座位对飞行员的支持力大于所受的重力，这种现象叫过荷．过荷过重会造成飞行员大脑贫血，四肢沉重，暂时失明，甚至昏厥．受过专门训练的空军飞行员最多可承受9倍重力的支持力影响．取g ＝10 m/s 2，则当飞机在竖直平面上沿圆弧轨道俯冲速度为100 m/s 时，圆弧轨道的最小半径为( )图5720A．100 m B．111 mC．125 m D．250 m4. 通过阅读课本，几个同学对生活中的圆周运动的认识进行交流．甲说：“ 洗衣机甩干衣服的道理就是利用了水在高速旋转时会做离心运动．” 乙说：“ 火车转弯时，若行驶速度超过规定速度，则内轨与车轮会发生挤压．” 丙说：“ 汽车过凸形桥时要减速行驶，而过凹形桥时可以较大速度行驶．” 丁说：“ 我在游乐园里玩的吊椅转得越快，就会离转轴越远，这也是利用了离心现象．” 你认为正确的是( )A．甲和乙B．乙和丙C．丙和丁D．甲和丁5．如图5722所示，某公园里的过山车驶过轨道的最高点时，乘客在座椅里面头朝下，人体颠倒，若轨道半径为R，人体受重力为mg，要使乘客经过轨道最高点时对座椅的压力等于自身的重力，则过山车在最高点时的速度大小为( )图5722A．0 B.gRC.2gR D．3gR6．下列哪种现象利用了物体的离心运动 ( )A．车转弯时要限制速度B．转速很高的砂轮半径不能做得太大C．在修筑铁路时，转弯处轨道的内轨要低于外轨D．离心水泵工作时7．如图5723所示为洗衣机脱水筒．在匀速转动的洗衣机脱水筒内壁上有一件湿衣服与圆筒一起运动，衣服相对于圆筒壁静止，则( )图5723A．衣服受重力、弹力、压力、摩擦力、向心力五个力作用B．洗衣机脱水筒转动得越快，衣服与筒壁间的弹力就越小C．衣服上的水滴与衣服间的附着力不足以提供所需要的向心力时，水滴做离心运动D．衣服上的水滴与衣服间的附着力大于所需的向心力时，水滴做离心运动8. “东风” 汽车公司在湖北某地有一试车场，其中有一检测汽车在极限状态下车速的试车道，该试车道呈碗状，如图5724所示．有一质量为m＝1 t的小汽车在A车道上飞驰，已知该车道转弯半径R为150 m，路面倾斜角为θ＝45°(与水平面夹角)，路面与车胎摩擦因数μ为0.25，求汽车所能允许的最大车速.9.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5725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( )图5725A．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 cos θD．这时铁轨对火车的支持力大于mg cos θ10. (多选)在图5726所示光滑轨道上，小球滑下经平直部分冲上圆弧部分的最高点A时，对圆弧的压力为mg，已知圆弧的半径为R，则( )图5726A．在最高点A，小球受重力和向心力B．在最高点A，小球受重力和圆弧的压力C．在最高点A，小球的速度为gRD．在最高点A，小球的向心加速度为2g11．如图5727所示，是马戏团中上演的飞车节目，在竖直平面内有半径为R的圆轨道．表演者骑着摩托车在圆轨道内做圆周运动．已知人和摩托车的总质量为m，人以v1＝2gR的速度过轨道最高点B，并以v2＝3v1的速度过最低点A.求在A、B两点轨道对摩托车的压力大小相差多少？图572712．在公路转弯处，常采用外高内低的斜面式弯道，这样可以使车辆经过弯道时不必大幅减速，从而提高通行能力且节约燃料．若某处有这样的弯道，其半径为r＝100 m，路面倾角为θ，且tan θ＝0.4，取g＝10 m/s2.(1)求汽车的最佳通过速度，即不出现侧向摩擦力时的速度.(2)若弯道处侧向动摩擦因数μ＝0.5，且最大静摩擦力等于滑动摩擦力，求汽车的最大速度．答案1 B2 ABD3 C4 D5 C6 D7 C8 以汽车为研究对象，其极限状态下的受力分析如图所示．根据共点力平衡条件，在竖直方向上有F N sin 45°－Ffcos 45°－mg＝0；根据牛顿第二定律，在水平方向上有F N cos 45°＋F f sin 45°＝mv2R，将已知数据代入上面二式，解得v＝50 m/s.即汽车所能允许的最大车速为50 m/s.9 C10 BD11 在B点，F B＋mg＝m v21R解之得F B＝mg；在A点，F A－mg＝mv2R解之得F A＝7mg.所以在A、B两点轨道对车的压力大小相差6mg.12 (1)如图甲所示，当汽车通过弯道时，做水平面内的圆周运动，不出现侧向摩擦力时，汽车受到重力G和路面的支持力N两个力作用，两力的合力提供汽车做圆周运动的向心力．则有mg tan θ＝m v20 r所以v0＝grtan θ＝10×100×0.4m/s＝20 m/s.(2)当汽车以最大速度通过弯道时的受力分析如图乙所示．将支持力N和摩擦力f进行正交分解，有N1＝N cos θ，N2＝N sin θ，f1＝f sin θ，f2＝f cos θ所以有G＋f1＝N1，N2＋f2＝F向，且f＝μN由以上各式可解得向心力为。