人教版高中物理必修2课件 第五章 7生活中的圆周运动
答案
(2)当行驶速度过大或过小时，火车会对哪侧轨道有侧压力？
答案
典例精析
例1
有一列重为100 t的火车，以72 km/h的速率匀速通过一个
内外轨一样高的弯道，轨道半径为400 m.(g取10 m/s2) (1)试计算铁轨受到的侧压力大小；
解析
v＝72 km/h＝20 m/s，外轨对轮缘的侧压力提供火车转
底
压力.
的
总结提
解析答
返回
四、航天器中的失重现象 离心运动 知识梳理
1.航天器在近地轨道的运动
2 v (1)对于航天器，重力充当向心力，满足的关系为 mg ＝m R ，航天器的速度
v＝ gR . (2)对于航天员，由重力和座椅的支持力提供向心力，满足的关系为mg－FN mv2 ＝R. 当 v＝ gR时，座舱对宇航员的支持力 FN＝ 0 ，宇航员处于 完全失重状态.
答案 0.1
2
总结提
解析答
返回
二、拱形桥 知识梳理
1.分析汽车过桥这类问题时应把握以下两点： (1)汽车在拱桥上的运动是竖直面内的圆周运动. (2)向心力来源(最高点和最低点 )： 重力 和桥面的 支持力 的合力提
供向心力.
2.汽车过凸形桥(如图 2 甲)： 汽车在凸形桥最高点时，加速度向下，合力向下，此 2 v 2 mg－m R mg－FN v 时满足 ＝m R ，FN＝ ，车对桥面的压 力 小于汽车的重力，汽车处于失重状态.
(2)杆做匀速圆周运动的转速为0.5 r/s.
总结提
解析答
针对训练
一细绳与水桶相连，水桶中装有
水，水桶与细绳一起在竖直平面内做圆周运
动，如图6所示，水的质量m＝0.5 kg，水的重 心到转轴的距离l＝50cm.(g取10 m/s2) (1) 若在最高点水不流出来，求桶的最小速率； (2)若在最高点水桶的速率v＝3 m/s，求水对桶 图6
一、铁路的弯道
知识梳理
水平 1.火车在弯道上的运动特点：火车在弯道上运动时实际上是在
面内做圆周运动，由于其质量巨大，需要很大的 向心 2.向心力的来源及转弯速度 (1)铁路的弯道通常是外高内低，火车依据规定的行驶速度行 驶，转弯时向心力几乎完全由 和 重力G 支持力FN 的合力提供. 力.
2 v 0 mgtan θ (2)转弯速度：如图 1 所示， ＝ m R ，解得 v0＝
答案
2.轻杆模型(最高点，如图5所示)：
图5
(1)杆(双轨道)施力特点：
既能施加向 下 的拉(压)力，也能施加向 上 (2)动力学方程：
2 v 当 v> gr时， FN＋mg ＝m r ，杆对球有向下的拉力，且随 v 增大而增大；
答案
的支持力.
2 v 当 v＝ gr时， mg＝m r ，杆对球无作用力； 2 v 当 v< gr时， mg－FN ＝m r ，杆对球有向 上 的支持力，且随速度减小而
答案
2.对失重现象的认识 航天器内的任何物体都处于 完全失重 员 . 圆心的运动. 状态，但并不是物体不受重 力 . 正 因 为 受 到 重 力 作 用 才 使 航环绕地球转动 天器连同其中的宇航
3.离心运动
逐渐远离 (1)定义：物体沿切线飞出或做
(2)实质：离心运动的实质是物体惯性的表现 .做圆周运动的物体， 向心 总有沿着圆周切线飞出去的趋势，之所以没有飞出去，是因为受 到 力的作用.从某种意义上说，向心力的作用是不断地把物 体从圆周运动的切线方向拉到圆周上来 . 一旦作为向心力的合外 消失 不足以提供 力突然 或 所需向心力，物体就会发生离心运动.
增大；当 v＝0 时，FN＝mg(临界情况). (3)杆类的临界速度为 v 临＝ 0 .
答案
典例精析
例3
长度为0.5 m的轻杆OA绕O点在竖直平面内做圆周运动，A
端连着一个质量m＝2 kg的小球.求在下述的两种情况下，通过 最高点时小球对杆的作用力的大小和方向(g取10 m/s2)： (1)杆做匀速圆周运动的转速为2.0 r/s.
(g取10 m/s2)
总结提
解析答
返回
三、竖直面内的绳、杆模型问题 知识梳理
1.轻绳模型(最高点，如图4所示)：
图4 (1)绳(外轨道)施力特点：
只能施加向下的拉力(或压力)
v2 (2)动力学方程：FT＋mg＝m r v2 临界条件：FT＝0，此时 mg＝m r ，则 v＝ gr ①v＝ gr时，拉力或压力为 零 . ②v> gr时，物体受向 下 的拉力或压力. ③v< gr时，物体 不能(填“能”或“不能”)到达最高点.
第五章 曲线运动
7 生活中的圆周运动
目标 定位
1.会分析火车转弯处、汽车过拱桥时向心力的来源，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.
栏目 索引
一、铁路的弯道 二、拱形桥 三、竖直面内的绳、杆模型 问题 四、航天器中的失重现象 离心 运动 对点检测 自查自纠
gRtan θ (规定速度).
图1
答案
【深度思考】
(1) 火车通过转弯处要按照规定速度行驶 . 火车弯道处的规定速 度与什么有关？
v2 0 答案 火车转弯时，火车轮缘不受挤压力时，mgtan θ＝m R ，故 v0＝ gRtan θ.其中 R 为弯道半径，θ 为轨道所在平面与水平面的夹角.故规 定行驶速度由 R 及 θ 决定.
图2
答案
FN－mg 超重
2
如图3所示，质量m＝2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后
驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为20 m.如果桥
面受到的压力不得超过3.0×105 N，则：
图3 (1)汽车允许的最大速度是多少？
解析答
(2)若以(1)中所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？
弯所需要的向心力，所以有：
v2 105×202 FN＝m r ＝ 400 N＝1×105 N.
由牛顿第三定律可知铁轨受到的侧压力大小等于 1×105 N. 答案 1×105 N
解析答
(2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为
零，试计算路基倾斜角度θ的正切值.
解析 火车过弯道，重力和铁轨对火车的支持力的合力 v2 正好提供向心力，如图所示，则 mgtan θ＝m r . v 由此可得 tan θ＝rg＝0.1.
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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第五章5.7生活中的圆周运动课件(共21张ppt)(优质版)
过规定的速度。
●离心运动的应用
离
离
心
心
甩
抛
干
掷
离
离
心
心
脱
分
水
离
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。
FN
mgm v 2 R
R
根据牛顿第三定律：
FN’
FN
mgmv2 R
G
FN’ >G，即汽车对桥的压力大
于其所受重力，处于超重状态
通过对火车转弯、拱形桥和凹形桥的实例分析，请同 学们总结处理圆周运动问题的解题思路：
明确研对象究后
1、找圆心(找到做圆周运动的圆平面） 2、定半径； 3、受力分析，确定向心力的来源（向心力由谁来提供）；
本节小结 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。
处理圆周运动问题的一般步骤： 明确研对象究后
1、找圆心（找到做圆周运动的圆平面）
2、定半径； 3、受力分析，确定向心力的来源（向心力由谁来提供）； 4、列供需关系式（根据牛顿第二定律和向心力公式求解）。
运
动 的
O F静
防 止
当 Fmax＜m vr时2 ，汽车做离心运动
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。
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
新人教版物理必修二 第五章 第7节 生活中的圆周运动 导学课件(42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．
(2014·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 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( C )
第五章 曲线运动
第七节 生活中的圆周运动
学习目标 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．
一、铁路的弯道
1．运动特点 火车转弯时做_圆__周____运动，因而具有向心加速度，由于质 量巨大，所以需要很大的向__心_____力．
解析：(1)汽车静止在拱桥顶部时，受重力 mg 和拱桥的支持 力 F 的作用，由二力平衡可知 F＝mg＝5 000 N 由牛顿第三定律， 可知汽车对拱桥的压力为： F′＝F＝5 000 N. (2)汽车以 v＝10 m/s 的速度过桥顶时，受重力 mg 和拱桥的 支持力 F1 的作用，二力合力提供向心力 即 mg－F1＝mvR2 得 F1＝mg－mvR2＝3 750 N 由牛顿第三定律， 可知汽车对拱桥的压力为： F1′＝F1＝3 750 N.
2．受力特点 (1)凸形 桥最高点
向心力：F 向＝_G__－__F_N____＝mvR2
支持力： FN＝ _G_－__m__vR_2____<G v 越大，则 FN 越小，当 v＝___g_R____时，FN＝0. (2)凹形 桥最低点 向心力：F 向＝__F__N－___G___＝mvR2. 支持力： FN＝ _G_＋__m__vR_2_v__>G. v 越大，则 FN 越大．
人教版高中物理必修2第五章 曲线运动7. 生活中的圆周运动 课件(4)
F 0
F mr 2 F mr 2
作离心运动的条件：
F合 0或F合 Fn
精品PPT
2、合外力与向心力的关系
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,在合外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,做逐渐远离圆心的离心运动;当合 外力大于物体做圆周运动所需的向心力时,物体做离圆心 越来越近的向心运动;只有当合外力等于所需的向心力时, 物体才可能做匀速圆周运动。
FN
由牛顿第二定律:
Ff
FN
mg
m
v2 r
FN
mg
m
v2 F
r
G
超重 由牛顿第三定律：FN
FN
mg
m v2 r
当汽车通过桥最低点时的速度逐渐增大时
FN和FN′怎样变化? 精品PPT
比较三种桥面受力的情况
FN
G FN
m v2 r
G
FN
FN
G
v2 m
r
G
FN
FN = G
G
精品PPT
问题4、航天器中的失重现象
N sin mg
N cos F 向
N θ
G
精品PPT
结论
将路面倾斜的原因是让支持力与竖直方向成一角 度，这样支持力的水平分力就可以提供部分向心 力，减小静摩擦力的负担。
讨论：如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？ 如果能，对速度有什么要求？
精品PPT
问题：如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？ 如果能，对速度有什么要求？
"供需"不平衡 精品PPT
问题：当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改 造？内外轨的高度差h如何确定？
v2 m0
F mr 2 F mr 2
作离心运动的条件：
F合 0或F合 Fn
精品PPT
2、合外力与向心力的关系
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,在合外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,做逐渐远离圆心的离心运动;当合 外力大于物体做圆周运动所需的向心力时,物体做离圆心 越来越近的向心运动;只有当合外力等于所需的向心力时, 物体才可能做匀速圆周运动。
FN
由牛顿第二定律:
Ff
FN
mg
m
v2 r
FN
mg
m
v2 F
r
G
超重 由牛顿第三定律：FN
FN
mg
m v2 r
当汽车通过桥最低点时的速度逐渐增大时
FN和FN′怎样变化? 精品PPT
比较三种桥面受力的情况
FN
G FN
m v2 r
G
FN
FN
G
v2 m
r
G
FN
FN = G
G
精品PPT
问题4、航天器中的失重现象
N sin mg
N cos F 向
N θ
G
精品PPT
结论
将路面倾斜的原因是让支持力与竖直方向成一角 度，这样支持力的水平分力就可以提供部分向心 力，减小静摩擦力的负担。
讨论：如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？ 如果能，对速度有什么要求？
精品PPT
问题：如果倾斜路面是光滑的，汽车还能转弯吗？ 如果能，对速度有什么要求？
"供需"不平衡 精品PPT
问题：当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改 造？内外轨的高度差h如何确定？
v2 m0
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二第五章生活中的圆周运动(21张)-PPT优秀课件
当v<v0时： 轮缘受到内轨向外的挤压力, 内轨易损坏。
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21张PPT)【PPT优秀课件】 -精美 版
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21张PPT)【PPT优秀课件】 -精美 版
例与练 1、火车在某个弯道按规定运行速度40m/s转弯 时，内、外轨对车轮皆无侧压力， 若火车在该弯 道实际运行速度为30m/s，则下列说法中正确的 是（ ）A A.仅内轨对车轮有侧压力 B.仅外轨对车轮有侧压力 C.内、外轨对车轮都有侧压力 D.内、外轨对车轮均无侧压力
外轨对轮缘的弹力F 提供向心力F=F向
F m v2 r
怎么办?
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21张PPT)【PPT优秀课件】 -精美 版
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◆圆周运动(Circular motion)
可以增大动摩擦因数μ和拐弯半径。
刚才我们根据摩擦力提供向心力分析了汽车拐弯的安全问 题，有没有办法让其他力来提供向心力呢？ 仔细观察下面两幅图片，研究工程师们设计的公路弯道有 什么特点？并思考为什么要这样设计？
路面是倾斜的
◆圆周运动(Circular motion)
生 活
汽车在倾斜路面上转弯 车受重力mg及路面的弹力FN
❖ 向心力的特点?
方向：总是指向圆心
大小：Fn
m
v2 r
❖ 匀速圆周运动的呢？
知识回顾
向心力公式的理解
提供物体做匀速 圆周运动的力
F =m v 2
r
物体做匀速圆周 运动所需的力
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例与练 1、火车在某个弯道按规定运行速度40m/s转弯 时，内、外轨对车轮皆无侧压力， 若火车在该弯 道实际运行速度为30m/s，则下列说法中正确的 是（ ）A A.仅内轨对车轮有侧压力 B.仅外轨对车轮有侧压力 C.内、外轨对车轮都有侧压力 D.内、外轨对车轮均无侧压力
外轨对轮缘的弹力F 提供向心力F=F向
F m v2 r
怎么办?
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◆圆周运动(Circular motion)
可以增大动摩擦因数μ和拐弯半径。
刚才我们根据摩擦力提供向心力分析了汽车拐弯的安全问 题，有没有办法让其他力来提供向心力呢？ 仔细观察下面两幅图片，研究工程师们设计的公路弯道有 什么特点？并思考为什么要这样设计？
路面是倾斜的
◆圆周运动(Circular motion)
生 活
汽车在倾斜路面上转弯 车受重力mg及路面的弹力FN
❖ 向心力的特点?
方向：总是指向圆心
大小：Fn
m
v2 r
❖ 匀速圆周运动的呢？
知识回顾
向心力公式的理解
提供物体做匀速 圆周运动的力
F =m v 2
r
物体做匀速圆周 运动所需的力
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