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《生活中的圆周运动》课件

《生活中的圆周运动》课件

圆周运动的周期和转速
总结词
描述圆周运动中物体完成一次循环所需要的时间和单位时间内完成循环的次数 。
详细描述
周期是圆周运动中物体完成一次循环所需要的时间，用字母T表示。转速是指单 位时间内物体完成循环的次数，用字母n表示。
圆周运动的向心力和向心加速度
总结词
描述圆周运动中物体受到指向圆心的力和由此产生的加速度 。
详细描述
自行车轮在转动时，其边缘点绕中心点做圆周运动，产生向心加速度。这种运动 形式在提供前进动力的同时，也使得自行车能够保持平衡。
电风扇的转动
总结词
电风扇的转动展示了圆周运动在日常 生活中的应用，涉及到能量的转换和 风力的产生。
详细描述
电风扇的叶片在转动时，其边缘点绕 中心点做圆周运动，产生风力。这种 运动形式将电能转换为机械能，为人 们带来凉爽的空气。
详细描述
向心力是指圆周运动中物体受到指向圆心方向的力，其大小 与物体的质量、速度和圆周半径有关。向心加速度是指物体 在向心力作用下产生的加速度，其大小与向心力的大小和物 体的质量有关。
02 生活中的圆周运 动实例
自行车轮的转动
总结词
自行车轮的转动是生活中常见的圆周运动实例，它涉及到圆周运动的原理和特点 。
详细描述
旋转木马上的座椅和动物模型随着中心轴的转动而做圆周运动，产生离心力。这种运动形式使得孩子们能够体验 到旋转带来的刺激和乐趣。
03 圆周运动的规律 和公式
圆周运动的线速度和角速度
线速度
描述物体沿圆周运动的快慢，计算公式为 $v = frac{s}{t}$，其中 $s$ 是物体在时间 $t$ 内所经过的 弧长。
转动惯量是描述刚体绕轴转动惯性的物理量，自行车轮的转动惯量会影响骑行时的 稳定性和响应性。

生活中的圆周运动课件(课堂用)

生活中的圆周运动课件(课堂用)

切线速度与法线加速度
切线速度
01
物体沿圆周切线方向的速度，描述物体在圆周上某点的瞬时速
度。
法线加速度
02
物体做圆周运动时，指向圆心的加速度，描述物体速度方向改
变的快慢。
切线速度与法线加速度的关系
03
在匀速圆周运动中，切线速度与法线加速度的夹角为90°，且切
线速度的大小不变，方向时刻改变。
动能定理在圆周运动中应用
1. 由于实验器材的精度限制和操作误差等因素，实验数 据存在一定的误差。例如，光电门计时器的计时精度、 刻度尺的测量误差等都会对实验结果产生影响。
1. 通过实验数据发现，物体做匀速圆周运动时，其线速 度v与半径R成正比，角速度ω与半径R成反比。
误差分析
2. 在实验过程中，需要保持旋转平台做匀速圆周运动 ，但实际操作中可能存在速度波动或偏离圆周轨道的情 况，这也会对实验结果造成一定的误差。
实验器材准备及使用方法
实验器材 1. 光电门计时器
2. 旋转平台及支架
实验器材准备及使用方法
3. 砝码 4. 刻度尺
5. 数据采集与处理系统
实验器材准备及使用方法
使用方法
1. 将光电门计时器固定在旋转平台上，调整其高 度和位置，使其能够准确测量物体通过的时间。
2. 在旋转平台上放置砝码，调整砝码的位置，使 旋转平台在水平面内做匀速圆周运动。
近代天文发展
随着望远镜的发明和天文理论 的不断完善，人类对宇宙的认 识越来越深入。
宇宙探测任务
人类已经发射了多颗探测器， 对月球、火星等天体进行探测 和研究。
未来展望
随着科技的不断进步和人类对 宇宙的好奇心不断增强，未来 将有更多的探测任务和研究计 划，揭示宇宙的更多秘密。

生活中的圆周运动 课件

生活中的圆周运动 课件

2．汽车过凹形桥 如图乙所示，汽车经过凹形桥面最低点时，受竖直向下的重力 和竖直向上的支持力，两个力的合力提供向心力，则 FN－G＝mvr2， 故 FN＝G＋mvr2.由牛顿第三定律得：汽车对凹形桥面的压力 FN′＝ G＋mvr2，大于汽车的重力．
【例 2】 俗话说，养兵千日，用兵一时．近年来我国军队进行 了多种形式的军事演习．如图所示，在某次军事演习中，一辆战车 以恒定的速度在起伏不平的路面上行进，则战车对路面的压力最大 和最小的位置分别是( )
由牛顿第二定律得：G－FN＝mvr2，则 FN＝G－mvr2. 汽车对桥的压力与桥对汽车的支持力是一对相互作用力，即 FN′＝FN＝G－mvr2，因此，汽车对桥的压力小于重力，而且车速越 大，压力越小． (1)当 0≤v< gr时，0<FN≤G. (2)当 v＝ gr时，FN＝0. (3)当 v> gr时，汽车做平抛运动飞离桥面，发生危险．
2．转弯轨道受力与火车速度的关系 (1)若火车转弯时，火车所受支持力与重力的合力充当向心力， 则 mgtan θ＝mvR20，如图所示，则 v0＝ gRtan θ，其中 R 为弯道半径， θ 为轨道平面与水平面的夹角(tan θ≈Lh)，v0 为转弯处的规定速度． 此时，内外轨道对火车均无侧向挤压作用．
(3)若 Fn＜mrω2(或 mvr2)即“提供”不足，物体做离心运动．
【例 3】 如图所示是摩托车比赛转弯时的情 形．转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一 个最大安全速度，若超过此速度，摩托车将发生 滑动．对于摩托车滑动的问题，下列论述正确的 是( )
A．摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用 B．摩托车所受外力的合力小于所需的向心力 C．摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去 D．摩托车将沿其半径方向沿直线滑去

(人教版)物理必修二：5.7《生活中的圆周运动》ppt课件

(人教版)物理必修二：5.7《生活中的圆周运动》ppt课件
7－3
预习导学
7 生活中的圆周运动
火车转弯时，重力 mg 和支持力 FN 的合力提供其所需要的
向心力，即 mgtan θ＝mvR20，解得 v0＝ gRtan θ，在转
弯处轨道确定的情况下，火车转弯时的速度应是一个确定 的值 v0(规定速度)．
3．速度与轨道压力的关系
(1)当v＝ v 0时，所需向心力仅由重力和弹力的协力提供， 此时内外轨道对火车均无挤压作用．
预习导学 课堂讲义
预习导学
7 生活中的圆周运动
图5－7－8
(2)若 F 合>mrω2 或 F 合>mrv2，物体做半径变小的近心运动，即“提 供”大于“需要”．
(3)若 F 合<mrω2 或 F 合<mrv2，则外力不足以将物体拉回到原圆周
轨道上，物体逐渐远离圆心而做离心运动，即“需要”大于“提 供”或“提供不足”． (4)若 F 合＝0，则物体沿切线方向飞出，做匀速直线运动．
预习导学 课堂讲义
预习导学
7 生活中的圆周运动
解析 分别以水桶和桶中的水为研究对象，对它们进行受力 分析，找出它们做圆周运动所需向心力的来源，根据牛顿运 动定律建立方程求解． (1)以水桶中的水为研究对象，在最高点恰好不流出来，说明 水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力，此时桶的速 率最小． 此时有：mg＝mvr02，则所求的最小速率为：v0＝ gr＝2．24 m/s.
(2)向心力来源(最高点和最低点)：汽车做圆周运动，重力
和桥面的支持力的协力提供向心力．
2．汽车驶至凹形桥面的底部时，加速度向上，合力向上，此时 满足 FN－mg＝mvR2，FN＝mg＋mvR2>mg，车对桥面压力最大．
3．当车驶至凸形桥面的顶部时，加速度向下，合力向下，此时 满足 mg－FN＝mvR2，FN＝mg－mvR2<mg，车对桥面的压力最 小．

生活中的圆周运动ppt课件

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Fn
m
v2 r
v gr
2.倾斜圆弧路面转弯： 比较两种情况异同点
问指题向：水平圆弧中心
①汽车an方向如何？
②汽车受哪些力的作用
？何力提供合F力n？ ③Fn的表达式？汽车做 匀速圆周运动的速度与
何因素有关？
Fn
m
v2 r
v gr tan
若汽车的v大于或小于该值，汽车受力有何变化？
二、 火车转弯问题分析
6-4 生 活 中 的 圆 周 运 动
铁路和高速公路的转弯处以及赛车场 的环形车道，为什么路面总是倾斜的—— 外侧高、内侧低(如下图所示)?
解决圆周运动问题的关键
分析清楚向心力的来源是解决圆周 运动问题的关键．
(1) 当 物 体 做 匀 速 圆 周 运 动 时 ， 物 体所受的合力始终指向圆心，提供向 心力．
(2)离心运动的受力特点：物体做离心运 动并不是物体受到离心力作用，而是由于 外力不能提供足够的向心力．所谓“离心 力”也是由效果命名的，实际并不存在．
在水平公路上行驶的汽车，转弯时所需 的向心力由车轮与路面间的静摩擦力提 供．如果转弯时速度过大，所需向心力F很 大，大于最大静摩擦力Ffmax，汽车将做离心 运动而造成交通事故．因此，在转弯处，为 防止离心运动造成危害：一是限定车辆的转 弯速度；二是把路面筑成外高内低的斜坡以 增大向心力．
②若 F 合>mrω2，物体做半径变小的近心运动，即“提 供过度”，也就是“提供”大于“需要”．
③若 F 合<mrω2，则外力不足以将物体拉回到原轨道上，
而做离心运动，即“需要”大于“提供”或“提供不足”．
④
④若F合＝0，则物体 做直线运动．
③
① ②
离心运动

公开课-生活中的圆周运动PPT课件

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2021
2
提供物体做圆周
运动的向心力
v2
F =m
r
物体做圆周运动
所需要的向心力
当 “供”“需”平衡时，物体做圆周 运动
2021
3
一、汽车转弯
受力分析 FN Ff
mg
提供向心力 Ff
O
Ff
Fn＝mv2 / r
2021
4
课堂练习
2021
5
Ff
Fn＝mω2 r
2021
6
实例 二、火车转弯
2021
10
【方案剖析】ห้องสมุดไป่ตู้
FN
解析：F合 Fn
mgtan mv2
F合
R
火车转弯规定临界速度:
α
v临界 Rgtan
G
重力G与支持力FN的合力20F21合是使火车转弯的向心力11
• 【研究与讨论】
如果火车在转弯处的速度不等于 规定速度，会发生怎样情况？
2021
12
讨论：
1.当v>
ghR l
, F n > F提 合力不足以提供向心力
外轨对轮缘有挤压；
2.当v=
ghR l
ghR
3.当 v< l
, F n = F提合力恰好等于向心力
内外轨对轮缘都无挤压
, F n < F提合力大于向心力，内轨
对轮缘有挤压
2021
13
• 【物理与生活】
2008年4月18日，我国铁路进行了第六次 大提速，时速将达200公里以上，这必将为 我国经济腾飞注入新的活力。假设你是一位 从事铁路设计的工程师，你认为火车提速有 必要对铁路拐弯处进行改造吗？应如何改造？

《生活中的圆周运动》课件


总结词
生活中常见的匀速圆周运动的现象。
详细描述
生活中有许多匀速圆周运动的实例， 如自行车轮的转动、游乐场中的旋转 木马、地球的自转等。这些现象都遵 循匀速圆周运动的规律，体现了圆的 性质和运动的魅力。
03
非匀速圆周运动
非匀速圆周运动的定义
总结词
非匀速圆周运动的定义
详细描述
非匀速圆周运动是指物体在圆周轨道上运动，其线速度的大小和方向不断变化，导致向心力和离心力 也不断变化。
非匀速圆周运动的公式
总结词
非匀速圆周运动的公式
详细描述
非匀速圆周运动中，线速度v、角速度ω、周期T、频率f、向 心加速度an和离心加速度ac等物理量均随时间变化。因此， 需要使用微积分等数学工具来描述和求解非匀速圆周运动。
非匀速圆周运动的实例
总结词
非匀速圆周运动的实例
详细描述
生活中有许多非匀速圆周运动的实例，如洗衣机脱水桶中的水滴、游乐场中的旋转木马 、火车转弯等。这些运动中，物体受到的向心力和离心力不断变化，导致线速度和角速
汽车轮胎的转动
总结词：行驶动力
详细描述：汽车轮胎的转动是汽车行驶的关键，通过轮胎与地面的摩擦力产生前进的动力，实现汽车 的移动。
传送带的转动
总结词：物料运
详细描述：传送带通过圆周运动将物料从一个地方运输到另一个地方，广泛应用于工厂、物流等领域。
谢谢您的聆听
THANKS
《生活中的圆周运动》ppt课 件
CONTENTS
• 圆周运动的定义与基本性质 • 匀速圆周运动 • 非匀速圆周运动 • 生活中的圆周运动 • 圆周运动的实际应用
01
圆周运动的定义与基本性质
圆周运动的定义
总结词

生活中的圆周运动课件33张PPT


4、(多选)一质量为 2.0×103 kg 的汽车在水平公路上行驶，路面对轮胎的最大静摩擦力为 1.6×104 N，当汽车经过半径为 100 m 的弯道时，下列判断正确的是( )
A．汽车转弯时所受的力有重力、弹力、摩擦力和向心力 B．汽车转弯的速度为 30 m/s 时所需的向心力为 1.6×104 N
C．汽车转弯的速度为 30 m/s 时汽车会发生侧滑 D．汽车能安全转弯的向心加速度不超过 8.0 m/s2
解析：选 CD.汽车在水平面转弯时，做圆周运动，重力与支持力平衡，侧向静摩擦力 提供向心力，不能说受到向心力，故 A 错误；如果车速达到 30 m/s，需要的向心力 F＝ mvr2＝2.0×103×130002 N＝1.8×104 N，故 B 错误；最大静摩擦力 f＝1.6×104 N，则 F＞f， 所以汽车会发生侧滑，故 C 正确；最大加速度为：a＝mf ＝12.6××110034 m/s2＝8.0 m/s2，故 D 正确．
解：由mg m v2 可知：v gr 9.8 64001000m / s 7.9km / s r
2、航天器在近地轨道的运动，航天员在航天器中绕地球做匀速圆周运动时,只受地球引力,
引力为他提供了绕地球做匀速圆周运动所需的向心力
F引
=m
v2 r
①对航天器而言，在近地轨道可认为地球的万有引力等于其重力，重力充当向心力，满足
mg
,当绳子或轨道对小球没有力的作用：
mg=
m
v2 R
→
v
临界=
Rg （可理解为恰好转过或恰好转不过的速度）
在最高点时：
(1)v＝ gr时，拉力或压力为零．小球在最高点的临界速度
(2)v＞ gr时，物体受向下的拉力或压力，并且随速度的增大而增大．

生活中的圆周运动 优秀课件


路面上转弯
汽
车
转 弯
七度生死劫
离 心 运 动
离心运动:做圆周运动的物体，在向心 力突然消失或合外力不足以提供做圆 周运动的向心力时，做逐渐远离圆心 的运动，这种运动叫离心运动。
离 心
离心运动的应用与防止
运
动 离心运动的防止：
①汽车在公路转弯处的限速
②转动的砂轮、飞轮限速
离
心 离心运动的应用：
运
动
离
离
心
心
甩
抛
干
掷
离
离

作 业 1.研究性学习：通过骑自行车实际
体会转弯，并分析向心力的来源。
2.课下预习本节课第二课时的内容。
运
动
生
活 基本思路
中
的
圆 周
向心力的来源
运
动
向心力的表达式
提供量 = 需求量
铁
路 在平直轨道上匀速行驶的火车受几个
的 弯
力作用？这几个力的关系如何？
道
铁
路 假设：火车在两等高铁轨上转弯
的 弯 道
铁
路 火车车轮与铁轨的构造
的
弯
道
内轮
外轮 外轨
内轨
铁
路 问题1：如果火车在两等高铁轨上转弯，试
的 弯
路基
F .o G 平面
铁
路 若火车速度与设计速度不同会怎样?
的 弯
过大时：
F
+FN

m
v2 r
FN
道 外侧轨道与轮缘之间有弹力
过小时：
F -FN

m
v2 r
F
内侧轨道与轮缘之间有弹力 外侧

《生活中圆周运动》课件


实例2
在汽车转弯时，驾驶员会减速或调整方向盘来改变汽车 的运动状态，以保持汽车的稳定。
详细描述
向心加速度是指物体在圆周运动过程中，受到指向圆心的加速度，由向心力产生 。向心加速度的大小与向心力的大小成正比，方向始终指向圆心。
02 生活中的圆周运动实例
地球的自转和公转
总结词
地球自转和公转是生活中常见的圆周运动实例，它们对地球上的昼夜交替、四季变化等现象有重要影 响。
详细描述
地球自转是指地球绕自身轴线旋转一周的运动，周期为24小时，是昼夜交替的原因。地球公转是指地 球绕太阳旋转的运动，周期为一年，是四季变化的原因。这两种运动都是圆周运动，对地球上的生命 和自然现象具有重要意义。
利用离心运动原理，通过高速旋转将水分从衣物中甩出。
详细描述
洗衣机在洗涤过程中，内桶高速旋转，带动衣物和水一起做圆周运动。在离心力的作用 下，水被甩向内桶的四周，通过排水孔排出，而衣物则在内桶的中央集中，从而达到脱
水的目的。
旋转木马的离心力
总结词
旋转木马利用离心力将游客稳定在座位上。
详细描述
旋转木马在旋转时，游客和座位一起做圆周 运动，产生向外的离心力。离心力与座位对 游客的约束力相互平衡，使游客能够稳定地
传送带的转动
总结词
传送带在生产和物流中广泛应用，其转动是 圆周运动的一种表现形式。
详细描述
传送带通过主动轮的转动带动从动轮转动， 从而实现物品的传输。在传送过程中，传送 带上的物品以一定的线速度做圆周运动，从 起点传送到终点。传送带的设计和运动原理 体现了圆周运动在生产和物流领域中的应用 价值。
03 圆周运动的向心力
向心力的定义和来源
向心力定义
向心力是指物体受到的力，其作 用效果是使物体沿着圆周或圆弧 路径运动，始终指向圆心。
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mg
Fn＝mv2 / r
实例 三、汽车过桥
拱形桥
思考：
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？
讨论
质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥 面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车 通过桥的最高点时所需的向心力来源．
1、受力分析
N
2、找圆心
3、确定F合即F向心力的方向。
4、列方程
F合 F向心力
F合= G-N
G
G N m v2 R
N G m v2 R
·
压力
N' N
v2 Gm
R
• 分析汽车通过最底点时车对桥 (过水路 面)的压力
N G m v2 r
小结：
最高点 最低点
汽车对桥面的压力 超重失重状态
N G m v2 G r
在别人的演说中思考，在自己的故事里成长
Thinking In Other People‘S Speeches，Growing Up In Your Own Story
讲师：XXXXXX XX年XX月XX日
的干
掷
应
用离
离
心
心
脱
分
水
离
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。
v
思考与讨论 地球可以看做一座巨大的 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？……
该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现， 不过不是在汽车上，而是在航天飞机中．
提供物体做圆周
运动的向心力
v2
F =m
r
物体做圆周运动
所需要的向心力
当 “供”“需”平衡时，物体做圆周
运动
想一想：当 “供”“需”不平衡时，物体将如何运 呢？
观察
实例 四、离心运动
1、定义：
当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足 时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运 动。
2、离心运动的应用与防止
离 心 运 动
离 心 甩
离 心 抛
提供物体做圆周
运动的向心力
v2
F =m
r
物体做圆周运动
所需要的向心力
当 “供”“需”平衡时，物体做圆周 运动
一、汽车转弯
受力分析 FN Ff
mg
提供向心力 Ff
O
Ff
Fn＝mv2 / r
课堂练习
Ff
Fn＝mω2 r
实例 二、火车转弯
思考：
• 那火车转弯 时情况会有 何不同呢？
• 火车转弯时 是在做圆周 运动，那么 是什么力提 供向心力？
离
心
运
OF静
动
的
防
v
止
OF
写在最后
经常不断地学习,你就什么都知道。你知道得越多,你就越有力量 Study Constantly, And You Will Know Everything. The More
You Know, The More Powerful You Will Be
Thank You
(1)当火车的速度v1=10m/s时,轨道何处受侧压力?方向 如何?
(2)当火车的速度v2=15m/s时,轨道何处受侧压力?方向 如何?
(3)当火车的速度v3=20m/s时,轨道何处受侧压力?方向 如何?
O圆
锥
FT θ
摆
F合O' mg
FN F合
mg
mgtanθ
F
O圆
N
锥
FT θ
摆
F F合O'
G
车轮介绍
铁路的弯道
v2 F F向心力 m r
N
.F
G
外轨对轮缘的弹力提供向心力
靠这种办 法得到的向 心力缺点是 什么？如何 解决这一实 际问题？
【最佳方案】
外轨略高于内轨
【方案剖析】
FN
解析：F合 Fn
mg tan m v2
F合
R
火车转弯规定临界速度:
α
v临界 Rg tan
G
, Fn
< F提合力大于向心力，内轨
对轮缘有挤压
• 【物理与生活】
2008年4月18日，我国铁路进行了第六次 大提速，时速将达200公里以上，这必将为 我国经济腾飞注入新的活力。假设你是一位 从事铁路设计的工程师，你认为火车提速有 必要对铁路拐弯处进行改造吗？应如何改造？
课堂练习
2、质量 m=100t的火车在轨道上行驶,火车内外轨连线 与水平面夹角为370 ，弯道半径R=30m。
重力G与支持力FN的合力F合是使火车转弯的向心力
• 【研究与讨论】
如果火车在转弯处的速度不等于 规定速度，会发生怎样情况？
讨论：
1.当v>
ghR l
,
Fn
>
F提 合力不足以提供向心力 Nhomakorabea外轨对轮缘有挤压；
2.当v=
ghR l
, Fn = F提合力恰好等于向心力
内外轨对轮缘都无挤压
3.当 v<
ghR l
N G m v2 G r
课堂练习
3、一辆质量 m=2.0t的小轿车，驶过半径R=100m的 一段圆弧形桥面。
(1)若桥面为凹形，汽车以20m/s通过桥面最低点时， 对桥面的压力是多大？
(2)若桥面为凸形，汽车以10m/s通过桥面最高点时， 对桥面的压力是多大？
(3)汽车以多大速度过凸形桥面顶点时，对桥面刚好 没有压力？
必修2第五章第7节
生活中 的 圆周运 动
此地不宜居住吗？
中央电视台《今日说法》栏目报道了一起 发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通 事故．家住公路拐弯处的张先生和李先生 家在三个月内连续遭遇了七次大卡车侧翻 在自家门口的场面，第八次有辆卡车冲撞 进李先生家，造成三死一伤和房屋严重损 毁的血腥惨案．当地居民认为是风水问题， 你相信吗？