1、,生活中的圆周运动,知识回顾,向心力的特点方向总是指向圆心,作用效果只改变速度的方向由物体在半径方向的合力提供大小：,物体做圆周运动时，必须有力提供,向心力是按效果命名的力,向心力,物体作圆周运动的条件,从“供”“需”两方面研究生活中做圆周运动的物体,由物体受力情况决定,由物体的运动情况决定,F,“供需”平衡 物体做圆周运动,本节课,牛顿第二定律F=ma的应用,生活中的圆周运动,圆周运动(Circular motion),铁路的弯道,火车车轮的构造,火车车轮有突出的轮缘,背景问题1：火车转弯,对实际问题进行抽象提炼并建立模型,请思考：列车的脱轨、翻车事故容易出现在什么地方？,铁路的弯道处,FN
2、,F,G,1、铁路的弯道,生活中的圆周运动,圆周运动(Circular motion),(1)内外轨道一样高时转弯,火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力.,外轨对轮缘的弹力F提供向心力F=F向,由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨。,怎么办?,背景问题1：火车转弯,铁路的弯道,生活中的圆周运动,圆周运动(Circular motion),(2)外轨高内轨低时转弯,此为火车转弯时的设计速度,思考:(1)如果v行驶v设计，情况如何?(2)如果v行驶v设计，情况如何?,很小时,sintan,背景问题1：火车转弯,当v=v0时
3、：,当vv0时：,当vv0时：,轮缘不受侧向压力，最安全的转弯速度,轮缘受到外轨向内的挤压力，外轨易损坏。,轮缘受到内轨向外的挤压力，内轨易损坏。,背景问题1：火车转弯,铁路弯道处超速是火车脱轨和翻车的主要原因,生活中的圆周运动,圆周运动(Circular motion),背景问题2：汽车过桥,黄石长江大桥,1.求汽车以速度v过半径为r 的拱桥最高点时对拱桥的压力？,【解】G和FN的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：,可见汽车的速度越大对桥的压力越小。,当 时汽车对桥的压力为零。（临界速度）,当大于临界时，汽车做什么运动？,飞离桥面做平抛运动！,由于加速度竖直向下，属失重现象。
4、,m,泸定桥,2.求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？,【解】G和FN的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：,可见汽车的速度V越大，对桥的压力越大。由于加速度的方向竖直向上，属超重现象。,m,生活中的圆周运动,圆周运动(Circular motion),汽车过桥问题小结,1.一辆卡车在丘陵地匀速行驶，地形如图所示，由于轮胎太旧，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段应是()A.a处 B.b处 C.c处 D.d处,生活中的圆周运动,圆周运动(Circular motion),D,可能飞离路面的地段应是？,当堂练习,2.如图所示，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车的受力及
5、汽车对桥面的压力情况，以下说法正确的是(),A.在竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力B.在竖直方向汽车只受两个力：重力和桥面的支持力C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力D.汽车对桥面的压力大于汽车的重力,BC,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，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？,思考与讨论,假设宇宙飞船总质量为M，它在地球表面附近绕地球做匀速圆周运动，其轨道半径近似等于地球半径r，航天员质量为m，宇宙飞船和航天员受到的地球引力近似等于他们在地面上的重力mg。试求座舱对宇航员的支持力为
6、零时飞船的速度多大？通过求解，你可以判断此时的宇航员处于什么状态（超重或失重）。,背景问题3：航天器中的失重现象,对宇航员，重力提供向心力：mg=mv2/r由此可以得出,宇航员处于完全失重状态,此时人对座椅的压力为零,请思考：为什么列车的脱轨、翻车事故易出现在拐弯处呢？,做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向。,当Fn=0时，物体沿切线方向飞出,问题一、刚才见到的事故都是在什么地方发生的？,问题二、你看到这些车子出事故时的侧滑或翻滚方向都有什么样的共同特点？,请思考,绳栓着小球在水平面做匀速圆周运动时，小球所需的向心力由形变的绳产生的弹力提供。若m、r、一定，向心力F
7、向=m2r。,若突然松手，小球将怎样运动？,若绳的拉力F小于它做圆周运动的所需的向心力，小球将怎样运动？,背景问题4：离心运动,1.离心运动：做圆周运动的物体，在提供的向心力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，就做逐渐远离圆心的运动。,2.物体作离心运动的条件：,Fn F需向,思考问题？,Fn=F需向 做什么运动？,Fn=0 做什么运动？,Fn F需向 做什么运动？,Fn F需向 做什么运动？,圆周,近心,切线,离心,离心运动的应用,离心抛掷,离心脱水,离心分离,离心甩干,用离心机把体温计的水银柱甩回玻璃泡内,制作棉花糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。,