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6.4生活中的圓周運動提供物體做圓周運動的力物體做圓周運動所需的力物體作圓周運動的條件從“供” “需”兩方面研究生活中做圓周運動的，由物體受力情況決定由物體的運動情況決定F=物體做圓周運動本節(jié)課牛頓第二定律F=ma的應用第一課時 生活中的圓周運動
車在轉彎時的向心力由哪個力提供 一、水平面內(nèi)的圓周運動1、鐵路的彎道生活中的圓周運動◆圓周運動(Circular motion)鐵路的彎道火車車輪的構造火車車輪有突出的輪緣1、鐵路轉彎：FNFG1、鐵路的彎道生活中的圓周運動◆圓周運動(Circular motion)(1)內(nèi)外軌道一樣高時轉彎火車車輪受三個力：重力、支持力、外軌對輪緣的彈力.外軌對輪緣的彈力F提供向心力F=F向由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的,且由于火車質(zhì)量很大,故輪緣和外軌間的相互作用力很大,易損壞鐵軌.怎么辦 1、鐵路轉彎：解決辦法:鐵路的彎道處外軌高于內(nèi)軌設車軌間距為L，兩軌間高度差為h，轉彎半徑為r，火車的質(zhì)量為m。求火車轉彎時速度v0為多大輪緣對鐵軌的側壓力正好為零此為火車轉彎時的規(guī)定（設計）速度思考：（1）如果v行使＞v0,情況如何？（2）如果v行使＜v0,情況如何？當v=v0時：當v>v0時：當v<v0時：輪緣不受側向壓力,最安全的轉彎速度輪緣受到外軌向內(nèi)的擠壓力,外軌易損壞。輪緣受到內(nèi)軌向外的擠壓力,內(nèi)軌易損壞。F彈F彈1、鐵路轉彎：鐵路彎道處超速是火車脫軌和翻車的主要原因2.汽車轉彎2.汽車轉彎小練習：小汽車經(jīng)過彎道時可視為圓周運動，已知小汽車的質(zhì)量為2000kg，輪胎與路面間最大靜摩擦為1.4×104N，彎路的半徑為63m，如果車速達到72km/h，這輛車會不會發(fā)生側滑？解法1：求最大車速最大車速v=21m/s實際車速v’=72km/h=20m/sv>v’，所以不會發(fā)生側滑解法2：求實際的向心力所以不會發(fā)生側滑
中國人逢山開路,遇水搭橋,建立了便捷的公路交通網(wǎng)絡。橋梁是交通體系中必不可少的組成部分,圖片中為我們呈現(xiàn)了拱形橋、凹形橋,還有平直的橋。
二、豎直面內(nèi)的圓周運動
車在過橋時的向心力由哪個力提供 1、凸形橋生活中的圓周運動
◆圓周運動(Circular motion)
1：汽車過凸形橋
黃石長江大橋
汽車過橋問題
1.求汽車以速度v過半徑為r的拱橋最高點時對拱橋的壓力？【解】G和N的合力提供汽車做圓周運動的向心力，由牛頓第二定律得：可見汽車的速度越大對橋的壓力越小。NG當 時汽車對橋的壓力為零。（臨界速度）當ｖ大于ｖ臨界時，汽車做什么運動？飛離橋面做平拋運動！汽車過凸形橋問題由于加速度ａ豎直向下，屬失重現(xiàn)象。m2凹形橋2.求汽車過凹形路段最低點時對路面的壓力？NG【解】G和N的合力提供汽車做圓周運動的向心力，由牛頓第二定律得：可見汽車的速度V越大，對橋的壓力越大。由于加速度ａ的方向豎直向上，屬超重現(xiàn)象。m汽車過凹形橋問題生活中的圓周運動
◆圓周運動(Circular motion)
汽車過橋問題小結
生活中的圓周運動
◆圓周運動(Circular motion)
汽車過橋問題小結
生活中的圓周運動◆圓周運動(Circular motion)1、有一輛質(zhì)量為800kg的小汽車駛上圓弧半徑為40m的拱橋。（1）汽車到達橋頂時的速度為5m/s，汽車對橋的壓力是多大？（2）汽車以多大速度經(jīng)過橋頂時恰好對橋沒有壓力而騰空？練習2、如圖6．8—7所示，汽車以一定的速度經(jīng)過一個圓弧形橋面的頂點時，關于汽車的受力及汽車對橋面的壓力情況，以下說法正確的是 ( )練習A.在豎直方向汽車受到三個力：重力、橋面的支持力和向心力B.在豎直方向汽車只受兩個力：重力和橋面的支持力C.汽車對橋面的壓力小于汽車的重力D．汽車對橋面的壓力大于汽車的重力BC二.拱形橋1. 汽車過拱形橋時,對橋面的壓力與重力比較2.圓周運動中的超重、失重情況．課堂小結火車轉彎規(guī)定:v過大時:外側軌道與輪之間有彈力v過小時:內(nèi)側軌道與輪之間有彈力一.鐵路的彎道1. 向心力的來源:A外軌高于內(nèi)軌時,重力與支持力的合力是使火車轉彎的向心力B輪緣2轉彎處的半徑和火車運行速度的條件限制.第二課時思考與討論　　地球可以看做一個巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑。會不會出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度時，地面對車的支持力是零？這時駕駛員與座椅之間的壓力是多少？……思考與討論一、航天器中的失重現(xiàn)象假設宇宙飛船總質(zhì)量為M，它在地球表面附近繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑近似等于地球半徑r，航天員質(zhì)量為m，宇宙飛船和航天員受到的地球引力近似等于他們在地面上的重力mg．試求座艙對宇航員的支持力為零時飛船的速度多大 通過求解，你可以判斷此時的宇航員處于什么狀態(tài)（超重或失重）。航天器中的失重現(xiàn)象
對航天器(質(zhì)點):繞地球做圓周運動重力提供向心力:
由此可以得出
宇航員處于完全失重狀態(tài)注意:失重不是失去重力!需要的向心力等于其重力，說明當他以此速度運動時，宇航員與座椅之間沒有擠壓。二 、離心運動F１=0FF２繩栓著小球在水平面做勻速圓周運動時，小球所需的向心力由形變的繩產(chǎn)生的彈力提供。若m、r、ω一定，向心力F向=mω2r。若突然松手，小球?qū)⒃鯓舆\動？若繩的拉力F小于它做圓周運動的所需的向心力，小球?qū)⒃鯓舆\動？二 、離心運動1.離心運動：做圓周運動的物體，在提供的向心力突然消失，或者不足以提供圓周運動所需的向心力的情況下，就做逐漸遠離圓心的運動。2.物體作離心運動的條件：Fn< F需向思考問題？Fn= F需向做什么運動？Fn= 0做什么運動？Fn＜F需向做什么運動？Fn＞F需向做什么運動？圓周近心切線離心用離心機把體溫計的水銀柱甩回玻璃泡內(nèi)3.離心運動的利用離心制管技術4.離心運動的防止：1）在水平公路上行駛的汽車轉彎時υF < mυr2F汽車在水平公路上行駛的汽車，轉彎時所需的向心力是由車輪與路面的靜摩擦力提供的。如果轉彎時速度過大，所需向心力F大于最大靜摩擦力Fmax，汽車將做離心運動而造成交通事故。因此，在公路彎道處，車輛行駛不允許超過規(guī)定的速度。2）高速轉動的砂輪、飛輪等向心、圓周、離心運動“供”“需”是否平衡決定物體做何種運動供提供物體做圓周運動的力需物體做勻速圓周運動所需的力Fn=圓周運動Fn<離心運動Fn>向心運動小結一、航天器中的失重現(xiàn)象重力提供自身做圓周運動向心力二、離心運動1.離心現(xiàn)象的分析與討論．2.離心運動的應用和防止．課堂小結

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