資源簡介

(共34張PPT)
6.4 生活中的圓周運動
人教版物理（必修第二冊）
第六單元 圓周運動
環球飛車
魔盤轉轉轉
生活中常見的圓周運動
課堂導入
火車轉彎
PART 01
車輪的構造
01
輪緣
踏面
鐵軌
外軌對輪緣的彈力F提供向心力F=F向
火車質量很大,故輪緣和外軌間的相互作用力很大,易損壞鐵軌.
內外軌一樣高時轉彎
02
F彈
G
FN
計算側向壓力
試算：一節火車車廂質量為60t,過水平彎道時速度為108km/h，軌道半徑為300m.
求軌道受到的壓力為多少？
大概6頭大象的重量！
θ
FN
G
F合
θ
外軌略高于內軌
外軌高于內軌時轉彎
03
O
安=（安全轉彎速度）
彎道設計
試算：一節火車車廂質量為60t,過彎道時速度為108km/h，軌道半徑為300m.
求為使軌道不受磨損，需墊高多少？（)
當 v＜ gR tanθ ：
當 v＞ gR tanθ ：
G
FN
θ
輪緣受到外軌向內的彈力
G
FN
θ
F
F
輪緣受到內軌向外的彈力
超速的火車轉彎
04
G
F
Fn
飛機轉彎
05
類似于火車轉彎
汽車轉彎的情況是不是也類似于火車和飛機呢？
汽車轉彎
PART 02
O
mg
FN
Ff
問題與思考
01
汽車在水平地面上轉彎是什么力提供向心力的呢
汽車在水平路面上轉彎所需要的向心力來源:汽車側向所受的靜摩擦力。
O
mg
FN
Ff
當汽車轉彎的半徑一定時,汽車的速度v越大,所需的向心力也越大,靜摩擦力也越大,當靜摩擦力為最大靜摩擦力時:
向心力來源
02
如果超過了安全通過的最大速度,汽車將發生？
改進措施:
1.增大轉彎半徑
2.增加路面的粗糙程度
3.最重要的一點:司機應該減速慢行
4.增加路面高度差——外高內低
問題與思考
03
拱形橋
PART 03
18
凸形橋
問題：汽車過拱形橋時，在最高點時，車對凸橋的壓力又怎樣？
mg
FN
v2
R
mg－FN＝m
v2
R
FN ＝mg－m
v2
R
F壓＝FN ＝mg－m
汽車對橋的壓力小于其所受重力，即處于失重狀態
F壓 ＜mg
凸形橋
01
v2
R
mg＝m
當 FN = 0 時，汽車脫離橋面，做平拋運動，汽車及其中的物體處于完全失重狀態。
FN＝0 時，汽車的速度為多大？
v2
R
FN ＝mg－m
問題：汽車過拱形橋時，運動速度變大，車對拱橋的壓力如何變化？
mg
FN
最大安全速度
問題與探究
02
凸形橋
01
22
凹形橋
瀘定橋
問題4：汽車過凹形橋在最低點時，車對凹形橋的壓力又怎樣？
FN
mg
v2
R
FN ＝mg + m
v2
R
F壓＝FN ＝mg + m
v2
R
FN－mg＝m
汽車對橋的壓力大于其所受重力，即處于超重狀態
若汽車通過凹橋的速度增大，會出現什么情況？
F壓 ＞mg
問題與探究
02
凹形橋
02
　　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？……
問題與思考
04
離心運動
PART 04
定義：做圓周運動的物體，在其所受合外力突然消失，或不足以提供圓周運動所需向心力的情況下，就做逐漸遠離圓心的運動，這種運動叫作離心運動。
做離心運動的條件：
離心運動
01
當 F＝mω2r 時，物體做勻速圓周運動；
當 F＝0 時，物體沿切線方向飛出；
當 F＜mω2r 時，物體逐漸遠離圓心；
當 F＞mω2r 時，物體逐漸靠近圓心。
規律總結
課堂小結
火車轉彎
汽車過橋
失重現象
離心運動
當 v＜ gR tanθ ：
當 v＞ gR tanθ ：輪緣受到外軌向內的彈力
輪緣受到內軌向外的彈力
FN FN>mg:超重
做離心運動的條件：
【練習1】（2024秋·重慶市育才中學高一期末）（多選）在修筑鐵路時，彎道處的外軌會略高于內軌。如圖所示，當火車以規定的行駛速度轉彎時，內、外軌均不會受到輪緣的擠壓，設此時的速度大小為v，重力加速度為g，兩軌所在面的傾角為θ，則（　　）
A．該彎道的半徑
B．當火車質量改變時，規定的行駛速度大小不變
C．當火車速率大于v時，內軌將受到輪緣的擠壓
D．當火車速率小于v時，外軌將受到輪緣的擠壓
【參考答案】AB
課堂練習
【練習2】汽車在過凹凸路面時，都會做減速操作，如圖A、B分別是一段凹凸路面的最高點和最低點，若把汽車視作質點，則下列說法正確的是（　　）
A．汽車行駛到A點時，處于超重狀態，如果采取加速操作會使車胎受到更大的壓力
B．汽車行駛到B點時，處于超重狀態，如果采取加速操作會使汽車飛離路面
C．汽車行駛到A點時，處于失重狀態，如果采取減速操作會增加車胎與路面間的彈力，使得行駛更加穩定安全
D．汽車行駛到B點時，處于失重狀態，如果采取減速操作會增加車胎與路面間的彈力，使得行駛更加穩定安全
【參考答案】C
課堂練習
【練習3】翻滾過山車是一種非常刺激而有趣的游樂項目。如圖甲所示，小剛同學所坐的翻滾過山車正在下行中，如圖乙所示，他此時所做的運動及所受合力的可能方向分別是（　　）
A．勻速圓周運動、沿F1方向
B．勻速圓周運動、沿F2方向
C．加速圓周運動、沿F3方向
D．減速圓周運動、沿F2方向
【參考答案】C
課堂練習
【練習4】（2024秋·長春外國語高一期末）（多選）若將短道速滑運動員在彎道轉彎的過程看成在水平冰面上的一段勻速圓周運動，轉彎時冰刀嵌入冰內從而使冰刀受與冰面夾角為θ（蹬冰角）的支持力，不計一切摩擦，彎道半徑為R，重力加速度為g。以下說法正確的是（　　）
A．地面對運動員的作用力與重力與重力大小相等
B．武大靖轉彎時速度的大小為
C．若武大靖轉彎速度變大則需要減小蹬冰角
D．武大靖做勻速圓周運動，他所受合外力保持不變
【參考答案】BC
課堂練習
【練習5】氣嘴燈安裝在自行車的氣嘴上，騎行速度在一定范圍內會發光。一種氣嘴燈的感應裝置結構如圖所示，一重物套在光滑桿上，并與彈簧連接，重物上的觸點M與固定在B端的觸點N接觸后，LED燈就會發光。則下列說法正確的是（　　）
A．氣嘴燈運動至最低點時處于失重狀態
B．當車速較小時，重物的重力大于彈簧的彈力，使得觸點MN接觸，LED燈發光
C．當車速較大時，重物受到的合力不足以提供所需向心力，重物做離心運動，使得觸點MN接觸，LED燈發光
D．氣嘴燈做圓周運動時，重物
受到重力、彈力和向心力的作用
【參考答案】C
課堂練習

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