生活中的圆周运动省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动5-7 5-7 生活中圆周运动生活中圆周运动第1页 生活中有很多运动都能够看作圆周运生活中有很多运动都能够看作圆周运动，处理这类问题关键就是动，处理这类问题关键就是（1）明确对象，找出圆周平面，确定圆心和半径；）明确对象，找出圆周平面，确定圆心和半径；（2）进行受力分析，画出受力分析图）进行受力分析，画出受力分析图;（3）求出在半径方向协力，即向心力；）求出在半径方向协力，即向心力；（4）用牛顿第二定律）用牛顿第二定律 结合匀速圆周结合匀速圆周 运动特点列方程求解。运动特点列方程求解。处理圆周运动问题普通步骤：处理圆周运动问题普通步骤：选准研究对象进行受力分析。选准研究对象进行受力分析。第2页生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动第3页生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动列车转弯列车转弯一、铁路一、铁路 弯道弯道第4页生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动观察火车车轮观察火车车轮思索：火车转弯思索：火车转弯向心力起源？向心力起源？第5页生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动弯弯道道你观察到什么了？你观察到什么了？第6页生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动一一.铁路弯道铁路弯道FF因为该弹力是由轮缘和外轨因为该弹力是由轮缘和外轨挤压产生，且因为火车质量很大，挤压产生，且因为火车质量很大，故轮缘和外轨间相互作用力很大，故轮缘和外轨间相互作用力很大，易损坏铁轨。易损坏铁轨。1 1、内外轨道一样高时、内外轨道一样高时外轨外轨对轮缘弹力对轮缘弹力F F提供向心力。提供向心力。外轨外轨内轨内轨思索思索:怎样才能使轮缘跟铁轨不相互挤压，怎样才能使轮缘跟铁轨不相互挤压，又能产生使火车转弯所需向心力呢又能产生使火车转弯所需向心力呢?外轨外轨内轨内轨第7页生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动FN铁路弯道铁路弯道F合G2 2、外轨高于内轨时、外轨高于内轨时重力重力G G和支持力和支持力F FN N协力协力F F合合提提供一部分向心力。供一部分向心力。假如外轨超出内轨高度假如外轨超出内轨高度适当，能够使重力适当，能够使重力G G与支持与支持力力F FN N协力协力F F合合刚好等于火车转刚好等于火车转弯所需要向心力。这时，与弯所需要向心力。这时，与轮缘不相互挤压。轮缘不相互挤压。第8页生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动例例1、铁路转弯处圆弧半径是、铁路转弯处圆弧半径是200m，要求火车经过这，要求火车经过这里速度是里速度是72km/h，轨道面与水平面之间夹角应该为多，轨道面与水平面之间夹角应该为多大才能使轨道不受轮缘挤压？大才能使轨道不受轮缘挤压？解：火车在转弯时所需向心力由解：火车在转弯时所需向心力由火车所受重力和轨道对火车支持火车所受重力和轨道对火车支持力协力提供，如图所表示：力协力提供，如图所表示：GFN F合合 第9页生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动例例1、铁路转弯处圆弧半径是、铁路转弯处圆弧半径是200m，要求火车经过这，要求火车经过这里速度是里速度是72km/h，轨道面与水平面之间夹角应该为多，轨道面与水平面之间夹角应该为多大才能使轨道不受轮缘挤压？大才能使轨道不受轮缘挤压？保持内外轨这个高度差，假如车速度大于或小于保持内外轨这个高度差，假如车速度大于或小于72km/h，会分别发生什么现象？说明理由。，会分别发生什么现象？说明理由。解：假如车速度大于解：假如车速度大于72km/h火火车在转弯时所需向心力大于重力车在转弯时所需向心力大于重力和支持力协力，火车将挤压外轨，和支持力协力，火车将挤压外轨，外轨弹力、重力和支持力协力提外轨弹力、重力和支持力协力提供向心力。供向心力。GFN F外外第10页生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动例例1、铁路转弯处圆弧半径是、铁路转弯处圆弧半径是200m，要求火车经过这，要求火车经过这里速度是里速度是72km/h，轨道面与水平面之间夹角应该为多，轨道面与水平面之间夹角应该为多大才能使轨道不受轮缘挤压？大才能使轨道不受轮缘挤压？保持内外轨这个高度差，假如车速度大于或小于保持内外轨这个高度差，假如车速度大于或小于72km/h，会分别发生什么现象？说明理由。，会分别发生什么现象？说明理由。解：假如车速度小于解：假如车速度小于72km/h火火车在转弯时所需向心力小于重力车在转弯时所需向心力小于重力和支持力协力，火车将挤压内轨，和支持力协力，火车将挤压内轨，内轨弹力、重力和支持力协力提内轨弹力、重力和支持力协力提供向心力。供向心力。GFN F内内第11页1.在在水水平平面面上上转转弯弯汽汽车车，向向心心力力是是 （）A.重力和支持力协力重力和支持力协力 B.静摩檫力静摩檫力 C.滑动摩檫力滑动摩檫力 D.重力、支持力和牵引力协力重力、支持力和牵引力协力B二二.汽车转弯汽车转弯OF静静v第12页生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动例例2、一辆汽车、一辆汽车m=2.0103kg在水平公路上行驶，经过在水平公路上行驶，经过半径半径r=50m弯道时，假如车速度弯道时，假如车速度v=72km/h，这辆汽车，这辆汽车会不会发生事故？已知轮胎与路面间最大静摩擦力会不会发生事故？已知轮胎与路面间最大静摩擦力fm=0.9104N。解：这辆汽车经过弯路时所需向心力解：这辆汽车经过弯路时所需向心力据题意，最大静摩擦力只为据题意，最大静摩擦力只为0.9104N，所以汽车会，所以汽车会发生事故。发生事故。f第13页生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动例例2、一辆汽车、一辆汽车m=2.0103kg在水平公路上行驶，经过在水平公路上行驶，经过半径半径r=50m弯道时，已知轮胎与路面间最大静摩擦力弯道时，已知轮胎与路面间最大静摩擦力fm=0.9104N，求这辆汽车安全经过弯道最大速度？，求这辆汽车安全经过弯道最大速度？解：这辆汽车经过弯路时路面所能提解：这辆汽车经过弯路时路面所能提供最大向心力供最大向心力第14页在汽车赛道上为使汽车能以最快速度安全经过弯在汽车赛道上为使汽车能以最快速度安全经过弯道道,赛道弯道应该怎样修筑赛道弯道应该怎样修筑?GFNF合合第15页生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动第16页三三.拱形桥拱形桥汽车过拱形桥时运动也可看做圆周运动。汽车过拱形桥时运动也可看做圆周运动。质量为质量为m m汽车在拱形桥上以速度汽车在拱形桥上以速度v v前进，若桥面圆弧前进，若桥面圆弧半径为半径为R R时，汽车经过桥最高点时对桥压力？时，汽车经过桥最高点时对桥压力？GFN当汽车速度不停增大时，会发生什么现象？当汽车速度不停增大时，会发生什么现象？第17页质量为质量为m m汽车在凹形桥上以速度汽车在凹形桥上以速度v v前进，若桥面圆弧前进，若桥面圆弧半径为半径为R R时，汽车经过桥最低点时对桥压力？时，汽车经过桥最低点时对桥压力？GFN比较汽车以相同速度大小经过拱形桥最高点和凹形比较汽车以相同速度大小经过拱形桥最高点和凹形桥最低点时对桥压力？桥最低点时对桥压力？第18页生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动汽车速度增大会？汽车速度增大会？v思维拓展思维拓展第19页四四.航天器中失重现象航天器中失重现象GFN航天员处于失重状态航天员处于失重状态航天员处于完全失重状态航天员处于完全失重状态当当时时0=NF第20页生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动第21页假设在点时向心力突然消失（），球将作何假设在点时向心力突然消失（），球将作何种运动种运动?沿切线方向飞出去。为何？沿切线方向飞出去。为何？球因为惯性要保持原来沿切线方向运动状态球因为惯性要保持原来沿切线方向运动状态那球在做圆周运动时有没有惯性？那球在做圆周运动时有没有惯性？那为何没有沿切线方向飞出去？那为何没有沿切线方向飞出去？因为受到向心力作用，向心力总是连续将它拉到圆周因为受到向心力作用，向心力总是连续将它拉到圆周上来。上来。若现在力若现在力mm2 2r r，小球将怎样运动？，小球将怎样运动？提醒：会不会沿切线？为何？会不会沿圆周？为提醒：会不会沿切线？为何？会不会沿圆周？为何？在什么范围内飞出去？何？在什么范围内飞出去？沿圆周和切线之间某一曲线飞出沿圆周和切线之间某一曲线飞出演示第22页 做匀速圆周运动物做匀速圆周运动物体，体，在所受协力突然消在所受协力突然消失，或者不足以提供圆失，或者不足以提供圆周运动所需向心力周运动所需向心力情况情况下，就做逐步远离圆心下，就做逐步远离圆心运动。这种运动叫做离运动。这种运动叫做离心运动。心运动。一、离心运动1、离心运动：、离心运动：3、物体作离心运动条件：、物体作离心运动条件：F提供提供 F所需所需 离心现象离心现象2.离心现象本质是物体惯性表现离心现象本质是物体惯性表现第23页对离心运动深入了解对离心运动深入了解 做圆周运动质点，当合外力消失时，就以这一时做圆周运动质点，当合外力消失时，就以这一时刻线速度刻线速度沿切线方向沿切线方向飞去。飞去。做离心运动质点是做做离心运动质点是做半径越来越大运动或沿切线半径越来越大运动或沿切线方向飞出方向飞出运动，它不是沿半径方向飞出。运动，它不是沿半径方向飞出。做离心运动质点做离心运动质点不存在不存在所谓所谓“离心力离心力”作用，作用，离心运动运动学特征是逐步远离圆心运动，动力离心运动运动学特征是逐步远离圆心运动，动力学特征是学特征是合外力消失或不足以合外力消失或不足以提供所需要向心力。提供所需要向心力。第24页例例1】如图所表示，把两个完全相】如图所表示，把两个完全相同甲、乙两物体放在水平转盘上，同甲、乙两物体放在水平转盘上，甲离转盘中心近些，当逐步增大转甲离转盘中心近些，当逐步增大转盘转速时，哪个先滑离原来位置？盘转速时，哪个先滑离原来位置？为何？为何？【解析】物体能否发生相对滑动，【解析】物体能否发生相对滑动，在于物体所需要向心力是否到达了在于物体所需要向心力是否到达了转台和物体之间最大静摩擦力，超转台和物体之间最大静摩擦力，超出了就会发生相对滑动。出了就会发生相对滑动。图图甲甲 乙乙第25页二、离心运动应用1、离心干燥器金属网笼、离心干燥器金属网笼利用离心运动把附着在物利用离心运动把附着在物体上水分甩掉装置体上水分甩掉装置解释：解释：oFmr2F 当网笼转得比较慢时，当网笼转得比较慢时，水滴跟物体附着力水滴跟物体附着力F F 足以提足以提供所需向心力供所需向心力F F 使水滴做圆使水滴做圆周运动。当网笼转得比较快周运动。当网笼转得比较快时，附着力时，附着力 F F 不足以提供所不足以提供所需向心力需向心力 F F，于是水滴做离，于是水滴做离心运动，穿过网孔，飞到网心运动，穿过网孔，飞到网笼外面。笼外面。第26页2 2、洗衣机脱水筒、洗衣机脱水筒3 3、用离心机把体温计水、用离心机把体温计水银柱甩回玻璃泡内银柱甩回玻璃泡内 当离心机转得比较慢时，当离心机转得比较慢时，缩口阻力缩口阻力 F F 足以提供所需向足以提供所需向心力，缩口上方水银柱做圆心力，缩口上方水银柱做圆周运动。当离心机转得相当周运动。当离心机转得相当快时，阻力快时，阻力 F F 不足以提供所不足以提供所需向心力，水银柱做离心运需向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。动而进入玻璃泡内。第27页4、制作、制作“棉花棉花”糖原理：糖原理：内筒与洗衣机脱水筒相同，内筒与洗衣机脱水筒相同，里面加入白砂糖，加热使糖熔里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠糖汁就做离心运动，从内筒稠糖汁就做离心运动，从内筒壁小孔飞散出去，成为丝状抵壁小孔飞散出去，成为丝状抵达温度较低外筒，并快速冷却达温度较低外筒，并快速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。团棉花。要使原来作圆周运动物体作离心运动，该怎么办？要使原来作圆周运动物体作离心运动，该怎么办？问题一：？问题一：A、提升转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力。、提升转速，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、减小合外力或使其消失5、离心式水泵工作原理、离心式水泵工作原理第28页三、离心运动预防：1 1、在水平公路上行驶汽车、在水平公路上行驶汽车转弯时转弯时F mr2F汽车 在水平公路上行驶汽车，转弯在水平公路上行驶汽车，转弯时所需向心力是由车轮与路面静时所需向心力是由车轮与路面静摩擦力提供。假如转弯时速度过摩擦力提供。假如转弯时速度过大，所需向心力大，所需向心力F F大于最大静摩大于最大静摩擦力擦力F Fmaxmax，汽车将做离心运动而，汽车将做离心运动而造成交通事故。所以，在公路弯造成交通事故。所以，在公路弯道处，车辆行驶不允许超出要求道处，车辆行驶不允许超出要求速度。速度。2 2、高速转动砂轮、飞轮等、高速转动砂轮、飞轮等第29页？问题二：？问题二：要预防离心现象发生，该怎么办？要预防离心现象发生，该怎么办？A、减小物体运动速度，使物体作圆周运动时、减小物体运动速度，使物体作圆周运动时所需向心力减小所需向心力减小B、增大合外力，使其到达物体作圆周运动时、增大合外力，使其到达物体作圆周运动时所需向心力所需向心力第30页A.作匀速圆周运动物体，在所受合外力突然消失时，作匀速圆周运动物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周半径方向离开圆心将沿圆周半径方向离开圆心B.作匀速圆周运动物体，在所受合外力突然消失作匀速圆周运动物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周切线方向离开圆心时，将沿圆周切线方向离开圆心C.作匀速圆周运动物体，它自己会产生一个向作匀速圆周运动物体，它自己会产生一个向心力，维持其作圆周运动心力，维持其作圆周运动D.作离心运动物体，是因为受到离心力作用缘故作离心运动物体，是因为受到离心力作用缘故1.以下说法正确是以下说法正确是 ()巩固练习：巩固练习：B第31页.为了预防汽车在水平路面上转弯时出现为了预防汽车在水平路面上转弯时出现“打滑打滑”现象，能够：现象，能够：()a.增大汽车转弯时速度增大汽车转弯时速度 b.减小汽车转弯时速度减小汽车转弯时速度 c.增大汽车与路面间摩擦增大汽车与路面间摩擦 d.减小汽车与路面间摩擦减小汽车与路面间摩擦 A.a、b B.a、c C.b、d D.b、c3.以下说法中错误有：（以下说法中错误有：（）A、提升洗衣机脱水筒转速，能够使衣服甩得更干、提升洗衣机脱水筒转速，能够使衣服甩得更干B、转动带有雨水雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心、转动带有雨水雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心C、为了预防发生事故，高速转动砂轮、飞轮等不能超出允、为了预防发生事故，高速转动砂轮、飞轮等不能超出允许最大转速许最大转速D、离心水泵利用了离心运动原理、离心水泵利用了离心运动原理D DB第32页生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动生活中的圆周运动供供提供物体做圆周运动力需需物体做圆周运动所需力匀速圆周运动匀速圆周运动离心运动离心运动向心运动向心运动向心、圆周、离心运动“供供”“需需”是否平衡决定物体做何种运动是否平衡决定物体做何种运动第33页