6.4生活中的圆周运动 教学课件(共35张PPT) 2024-2025学年人教版（2019）高中物理必修第二册

(课件网) 第六章 圆周运动 4 生活中的圆周运动 1. 能定性分析火车外轨比内轨高的原因。 2. 能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题。 3. 知道航天器中的失重现象的本质。 4. 知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的应用和防止。 5. 会用牛顿第二定律分析圆周运动。 教学目标 物体做匀速圆周运动时需要什么力？谁来提供？ 复习回顾 需要向心力，由合力提供向心力 方向： 大小： 总是指向圆心 向心力的特点？ 什么叫向心加速度？其物理意义？公式如何？ 定义：物体做匀速圆周运动时总指向圆心的加速度。 物理意义：描述速度方向变化快慢的物理量 大小： 绿皮车的记忆 新课引入 问题1：火车车轮与铁轨的构造是怎样的？ 一、火车转弯 轮缘 新课讲授 问题2：如果火车在水平弯道上转弯，试分析其受力情况及向心力的来源。 G FN F 外轨对轮缘的弹力 G FN . F θ FN 在转弯处外轨略高于内轨 G O F合 θ 火车转弯所需的向心力的 方向是在水平方向上还是在与斜面平行的方向上？ O G FN F合 θ θ F合＝mg tanθ 火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？ 轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？ 火车转弯时所需的向心力 2、当 时： 1、当 时： G FN θ G FN θ F F 轮缘受到内轨向外的弹力 轮缘受到外轨向内的弹力 赛道和高速公路转弯处也是外高内低， 并且超车道比主车道更加倾斜。 思维拓展 典例分析 例1. 火车以半径 R = 900 m 转弯，火车质量为 8×105 kg ，速度为 30 m/s，火车轨距 d =1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度 h 为多少？( θ 较小时 tan θ = sin θ ) θ FN mg F θ h 由力的关系得: 由向心力公式得: 由几何关系得: 由于 θ 很小，所以 tan θ ≈ sin θ m d 各种凸形桥 二、汽车过拱形桥 新课讲授 新课讲授 公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时，也可以看做圆周运动。 那么是什么力提供汽车的向心力呢？不同面受力有什么不同？ 各种凹形桥 问题1：汽车过拱形桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？ mg FN v2 R v2 R FN ＝mg－m v2 R F压＝FN ＝mg－m 汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重 FN ＜mg mg－FN＝m v2 R mg＝m 当 FN = 0 时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态 v2 R FN ＝mg－m 问题2：汽车过拱形桥时，运动速度变大，车对凸桥的压力如何变化？ mg FN v＝ FN＝0 时，汽车的速度为多大？ FN mg v2 R FN ＝mg + m v2 R F压＝FN ＝mg + m v2 R FN－mg＝m 汽车对桥的压力大于其所受重力，即处于超重 FN ＞mg 若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？ 问题3：汽车过凹形桥时，在最低点时，车对凹桥的压力又怎样？ 用模拟实验验证分析 注意观察指针的偏转大小 典例分析 例2.一辆汽车匀速率通过半径为R的圆弧拱形路面，关于汽车的受力情况，下列说法正确的是（ ） A、汽车对路面的压力大小不变，总是等于汽车的重力 B、汽车对路面的压力大小不断发生变化，总是小于汽车所受重力 C、汽车的牵引力不发生变化 D、汽车的牵引力逐渐变小 BD 思考与讨论：地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力为零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？ 三、航天器中的失重现象 新课讲授 当 时，座舱对他的支持力 FN = 0，航天员处于完全失重状态。 在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中的宇航员，除了地球引力外，还可能受到飞船座舱对他的支持力 FN ： 失重 典例分析 例3.人造地球卫星绕地球做匀速圆周运动，下列说法中正确的有 (　　) A．可以用天平测量物体的质量 B．可以用水银气 ... ...