课堂新坐标2014物理(人教版)必修2课件：5.7生活中的圆周运动
课 时 作 业
单
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
2.思考判断 (1)汽车在水平路面上匀速行驶时，对地面的压力等于车
教 学 方 案 设 计
重，加速行驶时大于车重．(× ) (2)汽车在拱形桥上行驶，速度较小时，对桥面的压力大 于车重，速度较大时，对桥面的压力小于车重．(× ) (3) 汽 车过凹形桥底部 时，对桥面的压 力一定大于车
Fn＝ FN－mg
v2 ＝m r
教 学 方 案 设 计
的 压力
v2 FN′＝ mg－ m r
v2 FN′＝ mg＋ m r
汽车对桥的压力小于汽车的 汽车对桥的压力大于汽车的 结论 重量，而且汽车速度越大， 重量，而且汽车速度越大，
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜
对桥的压力 越小
对桥的压力 越大
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
2．思考判断
教 学 方 案 设 计
(1) 绕地球做匀速圆周运动的航天器中的宇航员及所有 物体均处于完全失重状态．(√) (2)航天器中处于完全失重状态的物体不受重力作用． (× ) (3)航天器中处于完全失重状态的物体所受合力为零． (× )
当 堂 双 基 达 标
1．火车转弯时，轨道平面是水平面吗？ 2．火车转弯时，向心力是怎样提供的？ 3．火车转弯时，速度大小变化，轨道受到的侧向压力大 小变化吗？
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
1．轨道分析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
3．探究交流 雨天， 当你旋转自己的雨伞时， 会发现水滴沿着伞的边缘切线飞出
教 学 方 案 设 计
(如图 5－ 7－ 1 所示)， 你能说出其中 的原因吗？
图 5－ 7－1
当 堂 双 基 达 标
教 学 方 案 设 计
【提示】
有些道路具有外高内低的特点是为了增加车
辆做圆周运动的向心力，进而提高了车辆的运动速度，因此 一些赛车项目的赛道的弯道要做得外高内低，比如汽车、摩
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
托车、自行车赛道的弯道，高速公路的拐弯处等 .
课 时 作 业
菜
单
新课标 ·物理 必修2
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
演示结束
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
低的路面，自行车、摩托车拐弯时都要倾斜车身 ……你知道 这是什么原因吗？
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜
摩托车转弯时， 必须
滑冰运动员转弯时必须向
向转弯处的内侧倾斜 转弯处的内侧倾 图教 5－7－1
单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析
●教学流程设计
教 学 教 法 分 析
拱形桥
1.基本知识
课 堂 互 动 探 究
汽车过凸形桥
教 学 方 案 设 计
汽车过凹形桥
当 堂 双 基 达 标
受 力 分 析
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
向心 力 对桥
Fn＝ mg－FN
v2 ＝m r
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 教 法 分 析
航天器中的失重现象及离心现象
1.基本知识 (1)航天器在近地轨道的运动 ①对航天器，在近地轨道可认为地球的万有引力等于其 Mv2 重力，重力充当向心力，满足的关系为 Mg＝ . R ②对航天员，由重力和座椅的支持力提供向心力，满足 的关系为 mg－FN mv2 ＝ ，由此可得 FN＝ 0，航天员处于 r
火车在转弯过程中，运动轨迹是一圆弧，由于火车转弯 过程中重心高度不变，故火车轨迹所在的平面是水平面，而 不是斜面． 火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心．
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析
2．向心力分析 如图 5－ 7－ 2 所示，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.
教 学 方 案 设 计
体不受地球引力．正因为受到地球引力的作用才使航天器连 同其中的乘员做 匀速圆周运动 ． (3)离心运动 ①定义：物体沿切线飞出或做逐渐 远离圆心 的运动．
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
②原因： 向心力突然消失或外力不足以提供所需向心力．
课 时 作 业
菜
单
新课标 ·物理 必修2
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
题．所以本节课要起到抛砖引玉的作用和效果 .
课 时 作 业
菜
单
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
●新课导入建议 生活中的圆周运动到处可见(如图教 5－7－1)，如运动物 体转弯问题，汽车、火车、飞机、自行车、摩托车的转弯， 只要你注意观察，高速公路、赛车的弯道处，都做成外高内
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
菜单Βιβλιοθήκη 新课标 ·物理 必修2教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
铁路的弯道
1.基本知识
教 学 方 案 设 计
(1)火车在弯道上的运动特点 火车在弯道上运动时做 圆周运动 ，具有向心加速度，由 于其质量巨大，因此需要很大的 向心力 ． (2)转弯处内外轨一样高的缺点
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
防止．
课 时 作 业
菜
单
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
●教学地位 本节是圆周运动的应用课，内容丰富．教材中的每个例
教 学 方 案 设 计
子的选择都各有特点，很有代表性．不论是铁路弯道、拱形 桥、航天器中的失重现象，还是离心现象，都是先分析受力， 然后列方程、解方程，通过这些实例，要抓住利用牛顿第二 定律解题的基本思想，灵活地处理其他各种圆周运动的问
【提示】
课 前 自 主 导 学
旋转雨伞时，雨滴也随着运动起来，但伞面
课 时 作 业
上的雨滴受到的力不足以提供其做圆周运动的向心力，雨滴 由于惯性要保持其原来的速度方向而沿切线方向飞出.
菜
单
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
火车转弯问题
【问题导思】
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
重．(√)
课 时 作 业
菜
单
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
3．探究交流 地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面半径等于地球半 径，试讨论地面上有一辆汽车在行驶，地面对它的支持力与
教 学 方 案 设 计
汽车的速度有何关系？驾驶员有什么感觉？
课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
体会圆周运动中的奥妙，培养学习物理知识的求知欲，善 于将所学的知识应用于实际生活中.
单
当 堂 双 基 达 标
情感、 态度 与价值 观
菜
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
●课标解读 1．能定性分析火车外轨比内轨高的原因．
教 学 方 案 设 计
2． 能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压 力问题． 3．知道航天器中的失重现象的本质． 4．知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的应用和
【提示】 根据汽车过凸形桥的原理，地球对它的支持
单
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
2.思考判断 (1)汽车在水平路面上匀速行驶时，对地面的压力等于车
教 学 方 案 设 计
重，加速行驶时大于车重．(× ) (2)汽车在拱形桥上行驶，速度较小时，对桥面的压力大 于车重，速度较大时，对桥面的压力小于车重．(× ) (3) 汽 车过凹形桥底部 时，对桥面的压 力一定大于车
Fn＝ FN－mg
v2 ＝m r
教 学 方 案 设 计
的 压力
v2 FN′＝ mg－ m r
v2 FN′＝ mg＋ m r
汽车对桥的压力小于汽车的 汽车对桥的压力大于汽车的 结论 重量，而且汽车速度越大， 重量，而且汽车速度越大，
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜
对桥的压力 越小
对桥的压力 越大
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
2．思考判断
教 学 方 案 设 计
(1) 绕地球做匀速圆周运动的航天器中的宇航员及所有 物体均处于完全失重状态．(√) (2)航天器中处于完全失重状态的物体不受重力作用． (× ) (3)航天器中处于完全失重状态的物体所受合力为零． (× )
当 堂 双 基 达 标
1．火车转弯时，轨道平面是水平面吗？ 2．火车转弯时，向心力是怎样提供的？ 3．火车转弯时，速度大小变化，轨道受到的侧向压力大 小变化吗？
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
1．轨道分析
教 学 方 案 设 计
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
3．探究交流 雨天， 当你旋转自己的雨伞时， 会发现水滴沿着伞的边缘切线飞出
教 学 方 案 设 计
(如图 5－ 7－ 1 所示)， 你能说出其中 的原因吗？
图 5－ 7－1
当 堂 双 基 达 标
教 学 方 案 设 计
【提示】
有些道路具有外高内低的特点是为了增加车
辆做圆周运动的向心力，进而提高了车辆的运动速度，因此 一些赛车项目的赛道的弯道要做得外高内低，比如汽车、摩
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
托车、自行车赛道的弯道，高速公路的拐弯处等 .
课 时 作 业
菜
单
新课标 ·物理 必修2
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
演示结束
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
低的路面，自行车、摩托车拐弯时都要倾斜车身 ……你知道 这是什么原因吗？
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜
摩托车转弯时， 必须
滑冰运动员转弯时必须向
向转弯处的内侧倾斜 转弯处的内侧倾 图教 5－7－1
单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析
●教学流程设计
教 学 教 法 分 析
拱形桥
1.基本知识
课 堂 互 动 探 究
汽车过凸形桥
教 学 方 案 设 计
汽车过凹形桥
当 堂 双 基 达 标
受 力 分 析
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
向心 力 对桥
Fn＝ mg－FN
v2 ＝m r
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 教 法 分 析
航天器中的失重现象及离心现象
1.基本知识 (1)航天器在近地轨道的运动 ①对航天器，在近地轨道可认为地球的万有引力等于其 Mv2 重力，重力充当向心力，满足的关系为 Mg＝ . R ②对航天员，由重力和座椅的支持力提供向心力，满足 的关系为 mg－FN mv2 ＝ ，由此可得 FN＝ 0，航天员处于 r
火车在转弯过程中，运动轨迹是一圆弧，由于火车转弯 过程中重心高度不变，故火车轨迹所在的平面是水平面，而 不是斜面． 火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向圆心．
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析
2．向心力分析 如图 5－ 7－ 2 所示，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.
教 学 方 案 设 计
体不受地球引力．正因为受到地球引力的作用才使航天器连 同其中的乘员做 匀速圆周运动 ． (3)离心运动 ①定义：物体沿切线飞出或做逐渐 远离圆心 的运动．
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
②原因： 向心力突然消失或外力不足以提供所需向心力．
课 时 作 业
菜
单
新课标 ·物理 必修2
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
题．所以本节课要起到抛砖引玉的作用和效果 .
课 时 作 业
菜
单
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
●新课导入建议 生活中的圆周运动到处可见(如图教 5－7－1)，如运动物 体转弯问题，汽车、火车、飞机、自行车、摩托车的转弯， 只要你注意观察，高速公路、赛车的弯道处，都做成外高内
当 堂 双 基 达 标
课 时 作 业
菜单Βιβλιοθήκη 新课标 ·物理 必修2教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
铁路的弯道
1.基本知识
教 学 方 案 设 计
(1)火车在弯道上的运动特点 火车在弯道上运动时做 圆周运动 ，具有向心加速度，由 于其质量巨大，因此需要很大的 向心力 ． (2)转弯处内外轨一样高的缺点
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
防止．
课 时 作 业
菜
单
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
●教学地位 本节是圆周运动的应用课，内容丰富．教材中的每个例
教 学 方 案 设 计
子的选择都各有特点，很有代表性．不论是铁路弯道、拱形 桥、航天器中的失重现象，还是离心现象，都是先分析受力， 然后列方程、解方程，通过这些实例，要抓住利用牛顿第二 定律解题的基本思想，灵活地处理其他各种圆周运动的问
【提示】
课 前 自 主 导 学
旋转雨伞时，雨滴也随着运动起来，但伞面
课 时 作 业
上的雨滴受到的力不足以提供其做圆周运动的向心力，雨滴 由于惯性要保持其原来的速度方向而沿切线方向飞出.
菜
单
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
火车转弯问题
【问题导思】
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学
重．(√)
课 时 作 业
菜
单
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
3．探究交流 地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面半径等于地球半 径，试讨论地面上有一辆汽车在行驶，地面对它的支持力与
教 学 方 案 设 计
汽车的速度有何关系？驾驶员有什么感觉？
课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
教 学 方 案 设 计
当 堂 双 基 达 标
课 前 自 主 导 学 菜 单
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
体会圆周运动中的奥妙，培养学习物理知识的求知欲，善 于将所学的知识应用于实际生活中.
单
当 堂 双 基 达 标
情感、 态度 与价值 观
菜
课 时 作 业
新课标 ·物理 必修2
教 学 教 法 分 析 课 堂 互 动 探 究
●课标解读 1．能定性分析火车外轨比内轨高的原因．
教 学 方 案 设 计
2． 能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压 力问题． 3．知道航天器中的失重现象的本质． 4．知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的应用和
【提示】 根据汽车过凸形桥的原理，地球对它的支持
合集下载
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)物理必修二：5.7《生活中的圆周运动》ppt课件
7－3
预习导学
7 生活中的圆周运动
火车转弯时，重力 mg 和支持力 FN 的合力提供其所需要的
向心力，即 mgtan θ＝mvR20，解得 v0＝ gRtan θ，在转
弯处轨道确定的情况下，火车转弯时的速度应是一个确定 的值 v0(规定速度)．
3．速度与轨道压力的关系
(1)当v＝ v 0时，所需向心力仅由重力和弹力的协力提供， 此时内外轨道对火车均无挤压作用．
预习导学 课堂讲义
预习导学
7 生活中的圆周运动
图5－7－8
(2)若 F 合>mrω2 或 F 合>mrv2，物体做半径变小的近心运动，即“提 供”大于“需要”．
(3)若 F 合<mrω2 或 F 合<mrv2，则外力不足以将物体拉回到原圆周
轨道上，物体逐渐远离圆心而做离心运动，即“需要”大于“提 供”或“提供不足”． (4)若 F 合＝0，则物体沿切线方向飞出，做匀速直线运动．
预习导学 课堂讲义
预习导学
7 生活中的圆周运动
解析 分别以水桶和桶中的水为研究对象，对它们进行受力 分析，找出它们做圆周运动所需向心力的来源，根据牛顿运 动定律建立方程求解． (1)以水桶中的水为研究对象，在最高点恰好不流出来，说明 水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力，此时桶的速 率最小． 此时有：mg＝mvr02，则所求的最小速率为：v0＝ gr＝2．24 m/s.
(2)向心力来源(最高点和最低点)：汽车做圆周运动，重力
和桥面的支持力的协力提供向心力．
2．汽车驶至凹形桥面的底部时，加速度向上，合力向上，此时 满足 FN－mg＝mvR2，FN＝mg＋mvR2>mg，车对桥面压力最大．
3．当车驶至凸形桥面的顶部时，加速度向下，合力向下，此时 满足 mg－FN＝mvR2，FN＝mg－mvR2<mg，车对桥面的压力最 小．
预习导学
7 生活中的圆周运动
火车转弯时，重力 mg 和支持力 FN 的合力提供其所需要的
向心力，即 mgtan θ＝mvR20，解得 v0＝ gRtan θ，在转
弯处轨道确定的情况下，火车转弯时的速度应是一个确定 的值 v0(规定速度)．
3．速度与轨道压力的关系
(1)当v＝ v 0时，所需向心力仅由重力和弹力的协力提供， 此时内外轨道对火车均无挤压作用．
预习导学 课堂讲义
预习导学
7 生活中的圆周运动
图5－7－8
(2)若 F 合>mrω2 或 F 合>mrv2，物体做半径变小的近心运动，即“提 供”大于“需要”．
(3)若 F 合<mrω2 或 F 合<mrv2，则外力不足以将物体拉回到原圆周
轨道上，物体逐渐远离圆心而做离心运动，即“需要”大于“提 供”或“提供不足”． (4)若 F 合＝0，则物体沿切线方向飞出，做匀速直线运动．
预习导学 课堂讲义
预习导学
7 生活中的圆周运动
解析 分别以水桶和桶中的水为研究对象，对它们进行受力 分析，找出它们做圆周运动所需向心力的来源，根据牛顿运 动定律建立方程求解． (1)以水桶中的水为研究对象，在最高点恰好不流出来，说明 水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力，此时桶的速 率最小． 此时有：mg＝mvr02，则所求的最小速率为：v0＝ gr＝2．24 m/s.
(2)向心力来源(最高点和最低点)：汽车做圆周运动，重力
和桥面的支持力的协力提供向心力．
2．汽车驶至凹形桥面的底部时，加速度向上，合力向上，此时 满足 FN－mg＝mvR2，FN＝mg＋mvR2>mg，车对桥面压力最大．
3．当车驶至凸形桥面的顶部时，加速度向下，合力向下，此时 满足 mg－FN＝mvR2，FN＝mg－mvR2<mg，车对桥面的压力最 小．
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。
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？
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
新人教版高中物理必修二 课件5.7 ：生活中的圆周运动(共22张PPT)
运
动
F合＜mω2r ，物体做逐
渐远离圆心的运动
O
F合 = mω2r，物体做匀速圆周运动
1、定义：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
向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动
叫做离心运动。
供<需
2、条件： 0 ≤F合＜mω2r
离
心
运
动
F
的
O
应
用
利用离 心运动 把附着 在物体 上的水 分甩掉
• 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.
因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超
过规定的速度。
离
心
运
动
v
的
防
OF
止
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。
思 考
要防止离心现象发生，该怎么办？
供<需
1、减小物体运动的速度，使物体作圆周运动
v2
R
FN ＝mg－m
v2 r
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