生活中圆周运动,第1页,第1页,火车车轮结构特点：,第2页,第2页,一、铁路弯道,火车转弯（内外轨道等高）,向左转,N,G,第3页,第3页,向左转,N,G,F,（1）火车转弯处内外轨无高度差,外轨对轮缘弹力F就是使火车转弯向心力,依据牛顿第二定律F=m 可知,R,V,2,火车质量很大,外轨对轮缘弹力很大,外轨和外轮之间磨损大，,铁轨容易受到损坏,第4页,第4页,（2）转弯处外轨高于内轨,依据牛顿第二定律,F=mg,tan,=,m,R,V,2,V=Rg tan,V Rg tan,V Rg tan,外轨对外轮缘有弹力,内轨对内轮缘有弹力,N,G,F,第5页,第5页,小结：水平面内圆周运动，轨迹在水平面内，向心力也一定在水平面内。,向心力是按效果命名力，任何一个或几种力合力，只要它作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受向心力。,第6页,第6页,在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了(),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 和支持力合力提供转弯所需向心力,D限制火车向外脱轨,ACD,第7页,第7页,思考,在高速公路拐弯处，路面造得外高内低是什么原因？,（第11题）,第8页,第8页,如图所表示，汽车在倾斜弯道上拐弯，弯道倾角为,，半径为,r,，则汽车完全不靠摩擦力转弯速率是,?,（,第9页,第9页,（图）,设内外轨间距离为,L,，内外轨高度差为,h,，火车转弯半径为,R,，则,火,车转弯要求速度为,v,0,?,F,合=,mg,tan,mg,sin,=,mgh/L,由牛顿第二定律得：,F,合=,ma,n,因此,mgh/L,=,m,即火车转弯要求速度,v,0,=,第10页,第10页,V,R,O,G,F,N,二、拱型桥,F,向,=G,F,N,=m,R,V,2,F,N,=,G,m,R,V,2,（1）汽车对桥压力F,N,=,F,N,（）汽车速度越大,汽车对桥压力越小,由上式和,牛顿第三定律,可知,依据牛顿第二定律,汽车开始做平抛运动,（）当汽车速度增大到V=,时,压力为零。,第11页,第11页,V,R,O,质量为m汽车以速度V通过半径为R凹型桥。它经桥最低点时对桥压力为多大？比汽车重量大还是小？速度越大压力越大还是越小？,解：,F,向,=F,1,G,=m,R,V,2,F,1,=m+,R,V,2,由上式和,牛顿第三定律,可知,（1）汽车对桥压力F,1,=,F,1,（）汽车速度越大,汽车对桥压力越大,依据牛顿第二定律,G,F,1,第12页,第12页,思考,：汽车不在拱形桥最高点或最低点时，它运动能用上面办法求解吗？,mg,cos,F,N,=,ma,N,因此,F,N,=,mg,cos,ma,N,桥面支持力与夹角,、车速,v,都相关。,（,第13页,第13页,请大家阅读书本25面,-,思考与讨论,说出你想法,第14页,第14页,三,航天器中失重现象,.,第15页,第15页,做匀速圆周运动物体，在所受合力忽然消失，或者不足以提供圆周运动所需向心力情况下，就做逐步远离圆心运动。这种运动叫做离心运动。,一、离心运动,1、离心运动：,2、物体作离心运动条件：,第16页,第16页,二、,离心运动,应用,1、离心干燥器金属网笼,利用离心运动把附着在物体上水分甩掉装置,解释：,o,Fmr,2,F,当网笼转得比较慢时，水滴跟物体附着力F 足以提供所需向心力F 使水滴做圆周运动。当网笼转得比较快时，附着力 F 不足以提供所需向心力 F，于是水滴做离心运动，穿过网孔，飞到网笼外面。,第17页,第17页,2、洗衣机脱水筒,3、用离心机把体温计水银柱甩回玻璃泡内,当离心机转得比较慢时，缩口阻力 F 足以提供所需向心力，缩口上方水银柱做圆周运动。当离心机转得相称快时，阻力 F 不足以提供所需向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。,第18页,第18页,4、制作“棉花”糖原理：,内筒与洗衣机脱水筒相同，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠糖汁就做离心运动，从内筒壁小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低外筒，并快速冷却凝固，变得纤细洁白，像一团团棉花。,要使本来作圆周运动物体作离心运动，该怎么办？,？问题一：,A、提升转速，使所需向心力增大到不小于物体所受合外力。,B、减小合外力或使其消失,第19页,第19页,三、离心运动预防：,1,、在水平公路上行驶汽车转弯时,F m,r,2,F,汽车,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摩擦力提供。假如转弯时速度过大，所需向心力F不小于最大静摩擦力Fmax，汽车将做离心运动而造成交通事故。因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超出要求速度。,2、高速转动砂轮、飞轮等,第20页,第20页,？问题二：,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所需向心力减小,B、增大合外力，使其达到物体作圆周运动时所需向心力,第21页,第21页,C、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,A、作匀速圆周运动物体，在所受合外力忽然消失时，将沿圆周半径方向离开圆心,B、作匀速圆周运动物体，在所受合外力忽然消失时，将沿圆周切线方向离开圆心,D、作离心运动物体，是由于受到离心力作用缘故,1、下列说法正确是,(),巩固练习：,B,第22页,第22页,、为了预防汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”现象，能够：(),a、增大汽车转弯时速度 b、减小汽车转弯时速度,c、增大汽车与路面间摩擦 d、减小汽车与路面间摩擦,A、a、b B、a、c C、b、d D、b、c,3、下列说法中错误有：（）,A、提升洗衣机脱水筒转速，能够使衣服甩得更干,B、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、飞轮等不能超出允许最大转速,D、离心水泵利用了离心运动原理,D,B,第23页,第23页,过山车,第24页,第24页,(1）凸形桥半径为R，汽车在顶端最大速度是多少？,(2）长为R轻绳一端系一小球在竖直平面内做圆周运动，它在最高点最小速度是多少？,（3）假如上题改成长为R轻杆一端系一小球在竖直平面内做圆周运动，它在最高点最小速度是多少？当球在最高点速度为 时，求杆对球作用力，当小球在最高点速度 时，求杆对球作用力。,第25页,第25页,巩固应用,例、绳系着装水桶，在竖直平面内做圆周运动，水质量m=0.5kg，绳长=40cm.求,（1）桶在最高点水不流出最小速率？（2）水在最高点速率=3m/s时水对桶底压力？(g取10m/s,2,),第26页,第26页,A,B,例、质量为1kg小球沿半径为20cm圆环在竖直平面内做圆周运动，如图所表示，求 （1）小球在圆环最高点A不掉下来最小速度是多少？此时小球向心加速度是多少？（2）若小球仍用以上速度通过圆环最高点A，当它运动到圆环最低点B时，对圆环压力是多少？此时小球向心加速度是多少？,巩固应用：,第27页,第27页,例、长为0.6m轻杆OA(不计质量),A端插个质量为2.0kg物体,在竖直平面内绕O点做圆周运动,当球达到最高点速度分别为3m/s,m/s,2m/s时,求杆对球作用力各为多少?,O,A,巩固应用,第28页,第28页,例、如图所表示，质量为m小球，用长为L细绳，悬于光滑斜面上0点，小球在这个倾角为光滑斜面上做圆周运动，若小球在最高点和最低点速率分别是v,l,和v,2,，则绳在这两个位置时张力大小分别是多大?,巩固应用,第29页,第29页,