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新人教版物理必修二第5章第7节生活中的圆周运动同课异构1(共9张PPT)

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人教版高中物理必修二第五章第七节生活中的圆周运动 课件(共18张PPT)

人教版高中物理必修二第五章第七节生活中的圆周运动 课件(共18张PPT)

练习2
F指向圆心 -F背离圆心 =F向心
长L＝0.5m，质量可以忽略的的杆，其下端固定于O点， 上端连接着一个质量m＝2kg的小球A，A绕O点做圆周运动 （同图5），在A通过最高点，试讨论在下列两种情况下 杆的受力： g取10 m/s2
①当A的速率v1＝1m／s时 ②当A的速率v2＝4m／s时
变练式习3
第七节生活中的圆周运动
对圆周运动的要求
课标： （1）能用牛顿第二定律分析匀速圆周运动的 向心力。 （2）关注圆周运动的规律与ห้องสมุดไป่ตู้常生活的联系。
高考：竖直平面内的圆周运动只要求解决在 最高点和最低点这两个特殊位置上的动力学 问题.关系式依然适用，只是不同位置对应不
同的v或ω而已.
F指向圆心-F背离圆心= F向
观察生活中哪些物体的运动是圆周运动，用牛 顿第二定律分析？（至少举出两个事例）
评测练习（限时35分钟）
延伸、如图所示，质量为m的小球，用 长为L的细绳，悬于光滑斜面上的o点， 小球在这个倾角为θ的光滑斜面上做圆 周运动，若小球在最高点和最低点的速 率分别是vl和v2，则绳在这两个位置时 的张力大小分别是多大?
2、当小球速度v=(0.5gR)1/2时它对轨道 的压力N=____
变：软支撑
硬支撑
1、当小球速度v=(2gR)1/2时 它受到轨道的压力N=_m__g_方向 _向__下_
2、当小球速度v=(gR)1/2时它 受到轨道的压力N=__0__方向 ____
3、当小球速度v=(0.5gR)1/2 时它受到轨道的压力N=_0._5_m_g方 向_向_上__
F指向圆心 -F背离圆心 =F向心
在竖直平面内固定一个光滑的圆环，半R=0.5m，一个可视为质 点的小球穿在圆环上并在竖直平面内做圆周运动，小球质量m=2kg， 若小球到达最高点的速度分别为1m/s和4m/s时，求小球分别受到的 弹力大小和方向？ （g取10 m/s2）

人教版高中物理必修2第五章5.7生活中的圆周运动课件(共21张ppt)(优质版)

人教版高中物理必修2第五章5.7生活中的圆周运动课件(共21张ppt)(优质版)

过规定的速度。
●离心运动的应用
离
离
心
心
甩
抛
干
掷
离
离
心
心
脱
分
水
离
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。
FN
mgm v 2 R
R
根据牛顿第三定律：
FN’
FN
mgmv2 R
G
FN’ >G，即汽车对桥的压力大
于其所受重力，处于超重状态
通过对火车转弯、拱形桥和凹形桥的实例分析，请同 学们总结处理圆周运动问题的解题思路：
明确研对象究后
1、找圆心(找到做圆周运动的圆平面） 2、定半径； 3、受力分析，确定向心力的来源（向心力由谁来提供）；
本节小结 生活中有很多运动都可以看作圆周运 动，解决这类问题的关键就是: 选准研究对象进行受力分析。
处理圆周运动问题的一般步骤： 明确研对象究后
1、找圆心（找到做圆周运动的圆平面）
2、定半径； 3、受力分析，确定向心力的来源（向心力由谁来提供）； 4、列供需关系式（根据牛顿第二定律和向心力公式求解）。
运
动 的
O F静
防 止
当 Fmax＜m vr时2 ，汽车做离心运动
在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需的
向心力是由车轮与路面的静摩擦力提供的。
如果转弯时速度过大，所需向心力Fn大于 最大静摩擦力Fmax （Fmax不足以提供向心 力），汽车将做离心运动而造成交通事故。

新人教版物理必修二第五章第七节《生活中的圆周运动》课件(共50张PPT)

新人教版物理必修二第五章第七节《生活中的圆周运动》课件(共50张PPT)
？问题一：
要使原来作圆周运动的物体作离心运动，该怎么办？
A、提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力。
B、减小合外力或使其消失
实例
离心运动的危害
高速转动的砂轮、飞轮等，都不得超过允许的最大转速。 转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以 提供所需的向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故。
例5．杆长为L，球的质量为m，杆连球在竖直 平面内绕轴O自由转动，已知在最高点处，杆 对球的弹力大小为F=1/2mg，求这时小球的即 时速度大小。
解：小球所需向心力向下，本题中 F=1/2mg＜mg， 所以弹力的方向可能向上，也可能向下。
⑴若F 向上，则
mgF mv2 , L
⑵若F 向下，则
v gL 2
？问题二：
要防止离心现象发生，该怎么办？
A、减小物体运动的速度，使物体作圆 周运动时所需的向心力减小
B、增大合外力，使其达到物体作圆周 运动时所需的向心力
巩固练习：
1、下列说法正确的是 ( B )
A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消 失时，将沿圆周半径方向离开圆心
B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然 消失时，将沿圆周切线方向离开圆心 C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个 向心力，维持其作圆周运动
练习一：
• 绳系着装有水的桶，在竖直平面内做 圆周运动，水的质量为0.5Kg，绳长 60Cm，求：
• （1）最高点水不流出的最小速率； • （2）水在最高点速率为3m/s时，水
对桶底的压力。
竖直平面内的圆周运动临界问题
• 二、有支撑：（杆、圆管内、拱形桥）
问题：1、小球能通过最高点的临界速度？
2、杆对小球什么时候提供支持力？ 什么时候提供拉力？

人教版高一物理必修2第五章曲线运动第7节 生活中的圆周运动课件(希沃白板+PPT,32张,内含视频)

人教版高一物理必修2第五章曲线运动第7节 生活中的圆周运动课件(希沃白板+PPT,32张,内含视频)

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新人教版物理 必修2 5.7-生活中的圆周运动-课件) (共45张PPT)

新人教版物理 必修2 5.7-生活中的圆周运动-课件) (共45张PPT)

1．转弯处火车的规定速度 铁路的弯道处，外轨高于内轨，若 火车转弯所需的向心力完全由重力和支 持力的合力提供，即 mgtanθ＝mvR02，则 v0＝ gRtanθ，如图 5－7－4 所示。 其中 R 为弯道半径，θ 为轨道 所在平面与水平面的夹角，v0 为转弯处 的规定速度。
图5－7－4
2．明确圆周平面 虽然外轨高于内轨，但整个外轨是等高的，整个内轨 是等高的。因而火车在行驶的过程中，重心的高度不变， 即火车重心的轨迹在同一水平面内。故火车的圆周平面是 水平面，而不是斜面。火车的向心加速度和向心力均是沿 水平面而指向圆心。
[试身手·夯基础]
1．在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是
为了
()
A．减小火车轮子对外轨的挤压
B．减小火车轮子对内轨的挤压
C．使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转
弯所需的向心力
D．限制火车向外脱轨
解析：火车轨道建成外高内低，火车转弯时，轨道的支持 力与火车的重力两者的合力指向弧形轨道的圆心。若合力 大于火车转弯所需的向心力(火车速度较小时)，则火车轮 缘挤压内侧铁轨；若合力等于所需向心力(火车速度刚好等 于规定速度时)，则火车不挤压铁轨；若合力小于所需向心 力(火车速度较大时)，则火车挤压外侧铁轨。所以这种设 计主要是为了减少对铁轨的挤压破坏，故A、B、C正确。 答案：ABC
1．(对应要点一)铁路转弯处的弯道半径r是由地形决定的。
弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计不仅
与r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关。下列说法
正确的是
()
A．v一定时，r越小，要求h越大
3．速度与轨道压力的关系 (1)当火车行驶速度v等于规定速度v0时，所需向心力仅由 重力和支持力的合力提供，此时内外轨道对火车无挤压作用。 (2)当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时，火车所需向 心力不再仅由重力和支持力的合力提供，此时内外轨道对火车 轮缘有挤压作用，具体情况如下： ①当火车行驶速度v＞v0时，外轨道对轮缘有侧压力。 ②当火车行驶速度v＜v0时，内轨道对轮缘有侧压力。

人教版高中物理必修二：5.7《生活中的圆周运动》课件(共29张PPT)

人教版高中物理必修二：5.7《生活中的圆周运动》课件(共29张PPT)

υ2
r
处，车辆行驶不允许超过规定的速
F
汽车
度。
小结
向心、圆周、离心运动
供 提供物体做圆 周运动的力
需 物体做匀速圆周 运动所需的力
“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动
Fn=m v2 r v2
Fn<m r
Fn>m v2 r
圆周运动 离心运动 向心运动
课堂小结
一.铁路的弯道 1. 向心力的来源:A外轨高于内轨时,重力与支持力的合力
四.离心运动
1.离心现象的分析与讨论．
22.离024年心9月运25日动星期的三 应用和防止．
27
处理圆周运动问题的基本思路：
1）找到圆周运动的圆平面，确定圆心找到半径 2）受力分析，找到向心力的来源；
3）利用向心力公式Fn=man列方程求解
实质是牛顿第二定律 在圆周运动中的应用 只不过这里的加速度 是向心加速度。
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。
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？
圆周 切线 离心
Fn F ＞ 需向 做什么运动？ 近心
2.物体作离心运动的条件： Fn < F需向
●离心运动的应用
离
离
心
心
背景问题1、火车转弯：
θ很小时,sinθ≈tanθ
◆圆周运动(Circular motion)
N
生 铁路的弯道
活
中 (2) 外轨高内轨低时转弯
的 圆
mg tan m v2
r
此为火车 转弯时的
Fn
r
θ
周 mg sin m v2 设计速度

新人教版高中物理必修二 课件5.7 ：生活中的圆周运动 (1)(共43张PPT)


运 动
C.使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需 向心力
D.限制火车向外脱轨
曲线运动(Curvilinear motion)
曲线运动(Curvilinear motion)
v 0
ghr L
当v=v0时： 轮缘不受侧向压力
F弹 F弹
当v>v0时： 轮缘受到外轨向内的挤压力, 外轨易损坏。
当v<v0时： 轮缘受到内轨向外的挤压力, 内轨易损坏。
曲线运动(Curvilinear motion)
◆圆周运动(Circular motion)
曲线运动(Curvilinear motion)
mg= mv2/R 由此可以得出v=(Rg)1/2
曲线运动(Curvilinear motion)
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F= 0时，物体沿切线方向飞出
曲线运四动(离Cu心rvili运nea动r motion)
生 活
1.火车转弯
中 的
(1)内外轨高度相同时,转弯所需的向心力由
圆 _外__轨__对__轮__缘__的__侧__压__力__提供.
周 运 动
(2)外轨高度高于内轨，火车按设计速度行驶时， 火车转弯所需的向心力由_重__力__和__弹__力__的__合__力_提供.
火车实际行驶速度大于设计速度时,其转弯所需的
1.求汽车以速度v过半径为r 的拱桥时对拱桥的压力？
【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动的 向心力，由牛顿第二定律得：
v2 GN m
r v2 N Gm r
可见汽车的速度越大对桥的压力越小。
N
v
G
当 v g r 时汽车对桥的压力为零。（临界速度）

新人教版高中物理必修2课件5-7生活中的圆周运动 (共33张PPT)


N
F
α
α
G
设内外轨间的距离为L，内外轨的高 度差为h，火车转弯的半径为R，则
火车转弯的规定速度为v0 是多少?
LR h
θ
FN
Hale Waihona Puke F合 L hθ G
F合=mgtan≈mgsin =mgh/L
由牛顿第二定律得：
F合=man 所以mgh/L=m
v02 R
即火车转弯的规定速度v0= Rgh
L
海南汽车试验场
。2021年3月18日星期四2021/3/182021/3/182021/3/18
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/182021/3/182021/3/183/18/2021
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2021/3/182021/3/18March 18, 2021
都处于完全失重 状态。 为了全人类的和平进步， 中国人来到太空了
航天器中的宇航员
g
近地卫星
g0
g
（提示重力如何变）
远离地球的卫星
G
太空行走
在航天飞机中所有和重力有关的仪器都无法使用！
0
无法用天平测量物体的质量 弹簧测力计无法测量物体的重力. 但仍能测量拉力或压力的大小。
利用完全失重条件的科学研究
当离心机转得比较慢时， 缩口的阻力 F 足以提供所需 的向心力，缩口上方的水银 柱做圆周运动。当离心机转 得相当快时，阻力 F 不足以 提供所需的向心力，水银柱 做离心运动而进入玻璃泡内。
（4）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。

新人教版高中物理必修二课件：5.7生活中的圆周运动 (共25张PPT)


F= m v运2 动 r v2
F< m r
F> m v2 r
匀速圆周运动 离心运动 向心运动
列车速度过快，造成翻车事故
实例研究2——过拱桥
1、汽车过拱桥是竖 直面内圆周运动的典 型代表 2、研究方法与水平 面内圆周运动相同
比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为m， 桥面半径为R，此时速度为v。
• 情感、态度与价值观
• 1．通过对几个实例的分析，使学生明确具体问题必须具体分 析，理解物理与生活的联系，学会用合理、科学的方法处理问 题． 2．通过离心运动的应用和防止的实例分析．使学生明白事 物都是一分为二的，要学会用一分为二的观点来看待问 题． 3．养成良好的思维表述习惯和科学的价值观．
• 教学重点
mg
Ff静m=μmg=1.96×106N
研究与讨论
1、请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道？
实际火车与轨道设计中， 利用轮缘可增加小部分的向心力；
垫高外轨可增加较多的向心力。
2、最佳方案
火车以半径R= 900 m转弯，火
FN
车质量为8×105kg ，速度为
30m/s，火车轨距l=1.4 m，要使
1 mv2 mgR(1 cos )
2
即将离开时FN=0
arccos2 48.2
3
θR
9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。21.3.18 21.3.18Thursday, March 18, 2021
FN
G 最高点
a
FN
mg
m v2 R
mg
失重
FaN’

人教版高中物理必修二第五章第七节生活中的圆周运动 课件(共21张PPT)

2
2
方案一：提高铁轨质量，增强铁轨的抗挤压能力
方案二：增大转弯半径
方案三：垫高外轨，使铁轨向内倾斜一定角度。
ห้องสมุดไป่ตู้
向心力来源于 重力与支持力的合力
F合 =F 向 =Mgtan
v = gR tanq
tan q ? sin q h/l
讨论:由
v0 = gr tan q
知:当v=v0时： 轮缘不受侧向压力 当v>v0时：
F弹 F弹
轮缘受到外轨向内的挤压力 当v<v0时： 轮缘受到内轨向外的挤压力
赛道的设计
1、骑自行车转 弯时，身体和车 应怎样才能保证 安全？ 2、实际生活中 汽车转弯时会不 会遇到与火车同 样的问题呢？
练习
飞车走壁
• 摩托车飞车走壁， 请分析受力情况， 解释现象
探究二：探究拱形桥和凹形桥
比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量 为m，桥面半径为R，此时速度为v。 最高点 FN
向的合外力
• “需”——确定物体轨道，定圆心、找 半径、用公式，求出所需向心力 • “供”“需”平衡做圆周运动
结论：按照计算，火车转弯时车速为38千米每小时
我国火车大提速
次数 1 时间 1997年4月1日 平均时速 48.1 km/h
2
3 4 5 6
1998年10月1日
2000年10月21日 2001年10月21日 2004年4月18日 2007年4月18日
55.2km/h
60.3km/h 61.6km/h 65.7km/h 200km/h
F合
G
v2 FN = mg - m < mg R
失重
FN’
最低点
v F合 = m R
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THE END 17、一个人如果不到最高峰，他就没有片刻的安宁，他也就不会感到生命的恬静和光荣。2021/3/172021/3/172021/3/172021/3/17
谢谢观看

学到了什么?
一、铁路的弯道——水平面内的圆周运动
——弹力的水平分力提供了火车转弯的向心力
二、拱形桥——竖直面内的圆周运动 1、拱形桥最高点 FN= mg - mv2/R
2、凹形桥最低点 FN= mg + mv2/R
三、航天器中的失重现象
mg- FN =mv2/R
FN= m(g- v2/R)
当v=(Rg)1/2时，完全失重状态
的压力为 FN’ = mg - mv2/R
讨论：速度增大汽车对地面的压力怎样变化？
二、拱形桥——竖直面内的圆周运动
？在凹形桥的最 低点汽车对地面 的压力怎样？
三、航天器中的失重现象
mg- FN = mv2/R FN= m(g - v2/R) 当v=(Rg)1/2时，
完全失重状态
四、离心运动
合力不足以提供向心力时的运动
7 生活中的圆周运动
一、铁路的弯道——水平面内的圆周运动
一、铁路的弯道——水平面内的圆周运动
一、铁路的弯道——水平面内的圆周运动
向心力F的方向水平； F由mg和FN的合力提供。
二、拱形桥——竖直面内的圆周运动
拱形桥最高点 F=mg-FN F=mv2/R
FN= mg - mv2/R 由牛顿第三定律 可得：汽车对地面
。2021年3月17日星期三2021/3/172021/3/172021/3/17
• 15、会当凌绝顶，一览众山小。2021年3月2021/3/172021/3/172021/3/173/17/2021
• 16、如果一个人不知道他要驶向哪头，那么任何风都不是顺风。2021/3/172021/3/17March 17, 2021
四、离心运动 合力不足以提供向心力时的运动。
• 9、春去春又回，新桃换旧符。在那桃花盛开的地方，在这醉人芬芳的季节，愿你生活像春天一样阳光，心情像桃花一样美丽，日子像桃子一样甜蜜。 2021/3/172021/3/17Wednesday, March 17, 2021
• 10、人的志向通常和他们的能力成正比例。2021/3/172021/3/172021/3/173/17/2021 5:15:13 PM • 11、夫学须志也，才须学也，非学无以广才，非志无以成学。2021/3/172021/3/172021/3/17Mar-2117-Mar-21 • 12、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的错儿。2021/3/172021/3/172021/3/17Wednesday, March 17, 2021 • 13、志不立，天下无可成之事。2021/3/172021/3/172021/3/172021/3/173/17/2021
• 14、Thank you very much for taking me with you on that splendid outing to London. It was the first time that I had seen the Tower or any of the other famous sights. If I'd gone alone, I couldn't have seen nearly as much, because I wouldn't have known my way about.