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(共14張PPT)
第六章：圓周運動
6.4 生活中的圓周運動
學習目標
1、能根據所學知識分析生活中的各種圓周運動現象，在此過程中體會模型建構的方法。
2、知道航天器中的失重現象。
3、觀察生活中的離心現象，知道離心運動產生的原因，了解其在生活中的應用，并知道離心運動所帶來的危害。
課堂引入
一、火車轉彎
火車車輪的構造：
思考：若火車轉彎過程是勻速圓周運動，則火車的受力情況如何？
mg
FN1
FN2
火車質量很大，故很大，易損壞外側鐵軌
一、火車轉彎
解決方法：使外軌略高于內軌。
（1）臨界時：FN與mg的合力恰好提供Fn
故： ，又因為：
聯立得：
因外軌只略高于內軌，故θ很小，tanθ ≈ sinθ=
mg
F合
θ
FN
故：
（2）如果實際速度v>v0
則外側軌道受到擠壓；
（3）如果實際速度v則內側軌道受到擠壓。
h
l
一、火車轉彎
【練習】如圖所示的是火車車輪在轉彎處的截面，軌道的外軌高于內軌，在此轉彎處規定火車的行駛速度為v，則(　　)
A．若火車通過此彎道時速度大于v，則火車的輪緣會擠壓外軌
B．若火車通過此彎道時速度小于v，則火車的輪緣會擠壓外軌
C．若火車通過此彎道時行駛速度等于v，則火車的輪緣會擠壓外軌
D．若火車通過此彎道時行駛速度等于v，則火車對軌道的壓力小于火車的重力
一、火車轉彎
【類似：汽車轉彎】
（1）在水平地面上轉彎
（2）在外高內低彎道上轉彎
臨界時：
得：
此時車與地面恰好無摩擦
如果實際速度v>v0；則車輛受到向內的摩擦；
如果實際速度vmg
FN
Ff
安全措施：
降低車輛速度；
墊高外側軌道；
增大彎道半徑。
【汽車轉彎】(多選)公路急轉彎處通常是交通事故多發地帶．如圖所示，某公路急轉彎處是一圓弧，當汽車行駛的速率為v0時，汽車恰好沒有向公路內外兩側滑動的趨勢．則在該彎道處( 　)
A．路面外側高、內側低
B．車速只要低于v0，車輛便會向內側滑動
C．車速雖然高于v0，但只要不超出某一最高限度，車輛便不會向外側滑動
D．當路面結冰時，與未結冰時相比，v0的值變小
AC
一、火車轉彎
（1）汽車過拱形橋
質量為m的汽車在拱形橋上以速度v行駛，若橋面的圓弧半徑為r，試畫出受力分析圖，分析汽車在最高點（或最低點）對橋的壓力大小．
故：
由牛頓第三定律得，
汽車對橋的壓力為：
二、汽車過橋
mg
FN
a
（2）汽車過凹形橋
mg
FN
a
故：
由牛頓第三定律得，
汽車對橋的壓力為：
失重
超重
二、汽車過橋
【例3】一輛質量為800 kg的汽車在圓弧半徑為50 m的拱形橋上行駛(g取10 m/s2)。
(1)若汽車到達橋頂時速度為v1＝5 m/s，求汽車對橋面的壓力；
(2)求汽車以多大速度經過橋頂時恰好對橋面沒有壓力；
(3)汽車對橋面的壓力過小是不安全的，因此汽車過橋時的速度不能過大，對于同樣的車速，拱形橋圓弧的半徑大些比較安全，還是小些比較安全？
(4)如果拱形橋的半徑增大到與地球半徑一樣大，汽車要在橋面上騰空，速度至少為多大？(已知地球半徑為6 400 km)
所以
完全失重
三、離心運動與近心運動
思考：
何時物體會滑出去？
當時
即： F合 < Fn
思考：若呢？
若（供=需），物體做勻速圓周運動；
若（供<需），物體做離心運動；
若（供>需），物體做近心運動。
三、離心運動與近心運動
【生活中的離心運動】
洗衣機脫水
棉花糖制作機
血細胞離心機
鋼管的澆筑……
【航天器中的失重現象
思考：航天器失重的原因是因其遠離地球從而擺脫了地球引力嗎？
課堂小結
一、火車轉彎
（1）臨界時： ，
（2）如果實際速度v>v0 ；則外側軌道受到擠壓；
（3）如果實際速度v二、汽車過橋
（1）汽車過拱形橋
故：
（2）汽車過凹形橋
故：

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