高中物理《必修2》5.7生活中的圆周运动
请大家阅读课本28页---思考与讨论
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
航 天 器 中 的 失 重 现 象
4.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。这种运 动叫做离心运动。
2、高速转动的砂轮、飞轮等
（1）没有支撑力的情况：绳、离心轨道、水流星
☆最高点的受力情况： 向心力来源、向心力方程
v2 mg F2 m 0 R v0 F2 v0 gR mg
F1
2
小球通过最高点的条件：
v≥ gR
v1 F1 mg m R
2
☆最低点的受力情况： 向心力来源、向心力方程
（ 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．
过水路面（凹形桥）
通过平时无 水或流水很少的 宽浅河流而修筑 的在洪水期间容 许水流浸过的路 面 。一般在小型 水库泄洪闸的下 游修建凹形桥。
7
生活中的圆周运动
1.火车转弯 2.拱形桥 3.航天器中的圆周运动 4.离心运动
火车车轮介绍
如果转弯处内外轨一样高,外轨对轮 缘产生挤压，这个弹力就是火车转弯 的向心力。
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
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
2、物体作离心运动的条件：
F合 0或F合 mr
2
问题：
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
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 υ2 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。
mg
（2）有支撑力的情况：杆、管状轨道、小环套大环 ☆最高点的受力情况：向心力来源、向心力方程
速度大 F2
F2
速度小 mg
2
mg
v2 mg F2 m R
v2 mg F2 m R
2
总结：最低点和最高点的向心力来源，列出向心力方程
①没有支撑力的情况：绳、离心轨道、水流星 ②有支撑力的情况：杆、管状轨道、律 V2 F向=F1 G =m R V2 F1 =m +Ｇ R 由上式和牛顿第三定律可知 （ 1 ）汽车对桥的压力F1´= F1 （２）汽车的速度越大 R O
F1
V
G
汽车对桥的压力越大
思考：汽车不在拱形桥的最高点或最 低点时，它的运动能用上面的方法求 解吗？
mgcosθ－FN=maN 所以FN=mgcosθ－maN 桥面支持力与夹角θ、车 速v都有关。
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
赛道的设计
拱形桥
驼峰桥（凸形桥） 过水路面
凸形桥
2.拱型桥
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
高中物理必修2人教版5.7生活中的圆周运动课件
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?
人教版必修2 5.7生活中的圆周运动说课稿
今天我说课的内容是《生活中的圆周运动》，本次说课我将分为6个步骤，一、教材分析本课是人教版（必修2）第五章的第七节，是圆周运动的应用课，内容丰富，教材中例子的选择都各有特点，很有代表性：铁路的弯道——是分析水平面上的匀速圆周运动，拱形桥和凹形桥是分析竖直面上的非匀速圆周运动航天器中的失重现象——研究失重问题离心运动是研究向心力不足时物体的运动趋势根据学生实际情况，本节内容安排两课时，本课只研究前两部分，铁路的弯道分析，也会放在先分析汽车在水平路面转弯之后进行，这样做的目的是为了让学生的探究从易到难。
学习本节内容既能进一步巩固学生学习过的受力分析，牛顿第二定律、向心加速度、向心力等知识，又能增强物理知识与日常生活，宇宙开发的联系，同时激发学生学习物理的兴趣，培养学生学科学爱科学用科学的思想。
二、教学目标依据教学大纲的要求，以及本课与实际生活联系紧密的特点，我特制定如下教学目标。
（一）知识目标1、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、学会分析圆周运动的方法，并应用到拱形桥、弯道等实际的例子中。
3、通过对几个圆周运动事例的分析，掌握牛顿第二定律分析向心力的方法。
（二）能力目标培养学生独立观察、分析问题、解决问题的能力，提高学生概括总结知识的能力。
（三）情感、态度与价值观目标通过向心力在具体问题中的应用，体会圆周运动的奥妙，激发学生学习物理知识的兴趣，培养学生将物理知识应用于生活和生产实践的意识。
三、教学重点、难点正确认识向心力的来源是本节课的教学重点与难点。
学生常常误以为向心力是一种特殊的力，是做圆周运动的物体另外受到的力，如何正确认识向心力的来源，是解决实际问题的关键，在教学中应充分重视这一点，因此，分析向心力来源既是本节的重点又是本节的难点。
在教学中注意通过多分析实例使学生获得正确认识，抓住先分析物体所受的力（受力分析），再分析向心力的来源。
明确告诉学生受力分析只分析性质力。
四、教法学法本节课所采用的教学法主要有：图示法利用图片、影片、示意图等使本节内容更加形象直观简洁的展现给学生。
生活中的圆周运动》教学设计
生活中的圆周运动》教学设计1、教材分析：生活中的圆周运动》是新课程人教版必修2第五章的最后一节。
本节课是在学生研究了圆周运动、向心加速度、向心力之后的一节应用课。
通过研究圆周运动规律在生活中的具体应用，使学生深入理解圆周运动规律，并且结合日常生活中的某些体验，加深物理知识在头脑中的印象。
这一节既是本章关于圆周运动的总结，同时又对于下一章的万有引力与航天的知识，起到承上启下的作用。
2、教学目标：1）知识与技能：A、能定性分析火车外轨比轨高的原因，能定量计算火车转弯的临界速度；B、能定量分析汽车过拱桥最高点和凹形桥最低点的压力问题；C、知道航天器中航天员失重的原因；D、知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的应用于防止；2）过程与方法：A、进一步加深对向心力的认识，会用牛顿第二定律分析向心力的来源；B、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；C、充分展现中学生核心素养的基本原则。
3）情感、态度和价值观：A、通过向心力在具体问题中的应用，培养学生将物理知识应用于生活和生产实践意识；B、通过一些事例，使学生初步建立严谨的科学态度和研究物理的责任感和自豪感；C、体会圆周运动的奥妙，培养学生研究物理知识的求知欲；D、充分体现中学生核心素养的价值定位。
3、教学重、难点：1）教学重点：分析具体问题中向心力的来源。
依据：学生常常误认为向心力是一种特殊的力，是做匀速圆周运动的物体另外受到的力，课本中明确指出这种看法是错误的，应正确认识向心力的来源，并且对向心力的来源分析地比较仔细，因此教学中应充分重视这一点。
2）教学难点：A、能把所认识到的圆周运动按照水平、竖直方面进行分类，按照步骤进行问题分析；B、具体的火车结构。
难点突破：用分类的方法把相同的物理情景归为一类，然后找到他们共同的解题方法；对学生不太熟悉的火车车轮结构等问题借助演示图片加以说明，使学生更易理解。
二、学情分析学生已经初步掌握了匀速圆周运动、向心力、向心加速度的概念，但对于向心力的来源还不够清晰，这会影响他们对知识的应用和解决实际问题的能力。
生活中的圆周运动说课稿
生活中的圆周运动说课稿尊敬的各位评委、老师：大家好！今天我说课的题目是“生活中的圆周运动”。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教法与学法、教学过程、板书设计这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“生活中的圆周运动”是高中物理必修 2 第五章第七节的内容。
本节课是在学生学习了圆周运动的基本规律之后，将所学知识应用于实际生活中的典型案例。
通过对生活中常见圆周运动现象的分析，使学生进一步理解圆周运动的规律，培养学生运用物理知识解决实际问题的能力。
本节课在教材中具有承上启下的作用。
一方面，它是对圆周运动规律的巩固和深化；另一方面，为后续学习万有引力定律及其应用等内容奠定了基础。
二、学情分析学生在之前的学习中已经掌握了圆周运动的基本概念和规律，具备了一定的分析和解决问题的能力。
但对于生活中复杂的圆周运动现象，学生往往难以将所学知识与实际情境相结合，缺乏从实际问题中抽象出物理模型的能力。
此外，学生在思维上还存在一定的局限性，对于一些物理问题的分析可能不够全面和深入。
因此，在教学过程中，需要引导学生积极思考，培养学生的创新思维和实践能力。
三、教学目标1、知识与技能目标（1）学生能够分析生活中常见圆周运动的向心力来源。
（2）理解在竖直平面内做圆周运动的临界条件。
（3）掌握解决生活中圆周运动问题的一般方法。
2、过程与方法目标（1）通过对生活中圆周运动实例的分析，培养学生的观察能力和抽象思维能力。
（2）经历探究竖直平面内圆周运动临界条件的过程，提高学生的实验探究能力和分析推理能力。
3、情感态度与价值观目标（1）通过对生活中圆周运动现象的观察和分析，激发学生学习物理的兴趣。
（2）让学生体会物理知识与生活的紧密联系，培养学生学以致用的意识。
四、教学重难点1、教学重点（1）分析生活中常见圆周运动的向心力来源。
（2）理解在竖直平面内做圆周运动的临界条件。
2、教学难点（1）如何从实际问题中抽象出物理模型，并运用圆周运动的规律解决问题。
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。
高一物理必修二课件：5.7生活中的圆周运动 共39张
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？
何静波-5#7 生活中的圆周运动 #课件
2、当 v gRsin时，外轨与轮缘间有弹力
：
外侧
mg 内侧
3、当 v gRsin时，内轨与轮缘间有弹力 θ
：
列车速度过快,造成翻车事故！
二、拱形桥
实例研究——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。
设车质量为m，桥面半径为R，此时速度为v。比
Ff F
思考：
外侧
内侧
1、火车若完成圆周运动，除静摩擦力外，还 需与静摩擦力同向的力还是反向的力？
2、此力的来源和性质？ 3、火车实现了转弯的效果，但缺点是什么？
4、怎样才能既实现火车转弯又能避免轮缘与 轨道之间的挤压力呢？
2、轨道外高内低
FN
mg
h
θ
思考：
1、若无挤压力和静摩擦力， 火车做圆周运动时向心力由哪 些力提供？
较在两种不同情况下，桥面的受力的情况。
最高点
FN
G a
FN
mg
m
v2 R
mg
失重
FaN’
最低点
G
FN '
mg
m v2 R
mg
超重
研究与讨论
1、若速度过快，汽车做 何种运动？
提供的向心力不足，离 开桥面做平抛运动。
2、有无可能做这样的运
动？若可能应满足怎样的
FN
条件？
FN
mg
m
v2 r
G
FN 0
利用支持力与重力的合力提供 向心力，达到“供需”平衡。
2、向心力的方向？
类比漏斗中小球的运动：
——研究火车转弯时向心力的方向 F
G
模拟铁路弯道
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
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)