高中物理 5.7《生活中的圓周運(yùn)動(dòng)》（二）課件 新人教版必修2.ppt

,第五章：曲線運(yùn)動(dòng),第7節(jié)：生活中的圓周運(yùn)動(dòng)(二),1.能定性分析火車軌道拐彎處外軌比內(nèi)軌高的原因。2.能定量分析汽車過拱形橋最高點(diǎn)和凹形橋最低點(diǎn)的壓力問題。3.知道航天器中失重現(xiàn)象的本質(zhì)。4.知道離心運(yùn)動(dòng)及其產(chǎn)生的條件,了解離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止。5.會(huì)用牛頓第二定律分析圓周運(yùn)動(dòng)。6.進(jìn)一步領(lǐng)會(huì)力與物體的慣性對(duì)物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化所起的作用。,本課時(shí)主要討論航天器中的失重現(xiàn)象及離心運(yùn)動(dòng)，課件首先由一段宇航員在航天器中的日常生活場(chǎng)景，引起學(xué)生對(duì)課堂的興趣，并引導(dǎo)學(xué)生對(duì)宇航員受力分析，導(dǎo)入新課。對(duì)宇航員受力分析，分為發(fā)射過程與在軌道正常運(yùn)行兩種情況，分別分析超失重情況，討論出航天器中失重的原因；對(duì)于離心運(yùn)動(dòng)，利用視頻中播放的日常生活中常見的現(xiàn)象，結(jié)合物體做圓周運(yùn)動(dòng)的條件及物體具有慣性，分析出離心運(yùn)動(dòng)出現(xiàn)的原因，并結(jié)合賽車視頻分析生活中應(yīng)對(duì)離心運(yùn)動(dòng)危害的措施；最后結(jié)合第一課時(shí)的內(nèi)容，拓展出豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的兩類模型：繩模型與輕桿模型。,由,得,宇航員在飛船中場(chǎng)景,在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的宇宙飛船中，宇航員受那些力？,FNmg,1.航天器在發(fā)射升空（加速上升）時(shí)，航天員處在超重還是失重狀態(tài)？,2.航天器在軌道正常運(yùn)行（繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)）時(shí)，航天員處在超重還是失重狀態(tài)？,超重,?,FNmgma,三、航天器中的失重現(xiàn)象,當(dāng)時(shí)，座艙對(duì)他的支持力FN=0，航天員處于完全失重狀態(tài)。,得,在繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的宇宙飛船中的宇航員，除了地球引力外，還可能受到飛船座艙對(duì)他的支持力FN：,失重,有人把航天器失重的原因說成是它離地球太遠(yuǎn)，從而擺脫了地球引力，這種說法對(duì)嗎？,正是由于地球引力的存在，才使航天器連同其中的人和物體繞地球做圓周運(yùn)動(dòng)。,1.宇航員在圍繞地球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的空間站中處于完全失重狀態(tài)，下列說法正確的是（）,AC,A.宇航員仍受重力的作用B.宇航員受力平衡C.宇航員受的重力等于所需的向心力D.宇航員不受重力的作用,四、離心運(yùn)動(dòng),離心運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象,F合=m2r，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),F合m2r，物體做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng),F合=0，物體沿切線方向飛出遠(yuǎn)離圓心,1.定義：做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合力突然消失，或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力時(shí)，做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)叫做離心運(yùn)動(dòng)。,2.條件：,0F合m2r,(1)當(dāng)Fm2r時(shí)，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)；(2)當(dāng)F0時(shí)，物體沿切線方向飛出；(3)當(dāng)Fm2r時(shí)，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心；(4)當(dāng)Fm2r時(shí)，物體逐漸靠近圓心。,離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用,離心拋擲,離心甩干,離心脫水,離心分離,賽道設(shè)計(jì),離心運(yùn)動(dòng)的危害與防止,交通限速,汽車翻出賽道,BC,若拉力突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng)B.若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動(dòng)C.若拉力突然消失，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動(dòng)D.若拉力突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc做近心運(yùn)動(dòng),1.如圖所示，光滑水平面上，質(zhì)量為m的小球在拉力F作用下做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。若小球運(yùn)動(dòng)到P點(diǎn)時(shí)，拉力F發(fā)生變化，下列關(guān)于小球運(yùn)動(dòng)情況的說法中正確的是(),2.如圖所示，光滑圓盤中心有一個(gè)小孔，用細(xì)繩穿過小孔，兩端各系一小球A、B，A、B等質(zhì)量，盤上的小球A做半徑為r=20cm的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，若要保持B球靜止，A球的角速度多大？,A,B,解：對(duì)于A，根據(jù)牛頓第二定律,F=m2r,對(duì)于B，F(xiàn)=mg,解得,在最高點(diǎn),豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的兩類模型,一、繩模型,小球受到向下的壓力或拉力F>0,小球不能達(dá)到最高點(diǎn),(1)若在最高點(diǎn)時(shí)水不流出來，求水桶的最小速率；,(2)若在最高點(diǎn)時(shí)水桶的速率為v3m/s，求水對(duì)桶底的壓力。,例1.一細(xì)桿與水桶相連，水桶中裝有水，水桶與細(xì)桿一起在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，如圖。水的質(zhì)量為m0.5kg，水的重心到轉(zhuǎn)軸的距離為l50cm。(取g10m/s2，不計(jì)空氣阻力),解：(1)水的重力恰好提供其做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，此時(shí)水桶的速率最小，有mgmvmin2/l解得：vmin2.24m/s(2)由于v3m/s>vmin2.24m/s，因此，當(dāng)水桶在最高點(diǎn)時(shí)，水的重力已不足以提供其做圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力，此時(shí)桶底對(duì)水有向下的壓力，設(shè)為F1，則由牛頓第二定律得F1mgmv2/l所以F1mv2/lmg代入數(shù)據(jù)可得F14N。,v,二、桿模型,v,mg,mg,F,F,F,F,小球受到向上的支持力F=mg,小球受到向上的支持力，0<F1m/s所以桿對(duì)小球有拉力作用由牛頓第二定律有mgFmv2/R代入數(shù)據(jù)，解得F30N。,做圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于本身的慣性，總有沿著圓周切線方向飛去的傾向。,當(dāng)F=m2r時(shí)，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)F=0時(shí)，物體沿切線方向飛出,當(dāng)Fm2r時(shí)，物體逐漸遠(yuǎn)離圓心,當(dāng)Fm2r時(shí)，物體逐漸靠近圓心,常見的離心干燥器等都是利用離心運(yùn)動(dòng)。,1.在質(zhì)量為M的電動(dòng)機(jī)飛輪上固定著一個(gè)質(zhì)量為m的重物，重物到轉(zhuǎn)動(dòng)的軸的距離為r，如圖所示，為了使放在地面上的電動(dòng)機(jī)不會(huì)跳起，電動(dòng)機(jī)飛輪的角速度不能超過(),A,2.細(xì)繩一端系一質(zhì)量M=0.6kg的物體A，靜止在水平面上。另一端通過光滑小孔吊著質(zhì)量m=0.3kg的物體B，M的中心距圓孔0.2m，已知M與水平面間的最大靜摩擦力是2N，現(xiàn)使此平面繞中心軸線轉(zhuǎn)動(dòng)，問在什么范圍內(nèi)B會(huì)處于靜止?fàn)顟B(tài)？g取10m/s2。,3.如圖所示，A、B、C三個(gè)物體放在水平旋轉(zhuǎn)的圓盤上，三物與轉(zhuǎn)盤的最大靜摩擦因數(shù)均為，A的質(zhì)量是2m，B和C的質(zhì)量均為m，A、B離軸距離為R，C離軸2R，若三物相對(duì)盤靜止，則(),每個(gè)物體均受重力、支持力、靜摩擦力、向心力四個(gè)力作用B.C的向心加速度最大C.B的摩擦力最小當(dāng)圓臺(tái)轉(zhuǎn)速增大時(shí)，C比B先滑動(dòng)，A和B同時(shí)滑動(dòng),BCD,4.如圖，勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的水平圓盤上，沿半徑方向放置用細(xì)線相連的質(zhì)量均為m的A、B兩個(gè)小物塊。A離軸心的距離r1=15cm，B離軸心的距離r2=25cm，A和B與盤面間相互作用的最大靜摩擦力均為重力的0.5倍。g取10m/s2。（1）若細(xì)線上沒張力，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度應(yīng)該滿足什么條件？（2）欲使A、B與盤間不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)，圓盤轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度為多少？（3）當(dāng)A即將運(yùn)動(dòng)時(shí)，燒斷細(xì)線，A、B將如何運(yùn)動(dòng)？,