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,第五章：曲線運動,第7節(jié)：生活中的圓周運動(一),,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和凹形橋最低點的壓力問題。3.知道航天器中失重現(xiàn)象的本質(zhì)。4.知道離心運動及其產(chǎn)生的條件，了解離心運動的應用和防止。5.會用牛頓第二定律分析圓周運動。6.進一步領會力與物體的慣性對物體運動狀態(tài)變化所起的作用。,現(xiàn)實生活中物體做圓周運動的例子有很多，比如：火車拐彎、汽車過拱形橋和凹形橋、航天器的失重、汽車的離心運動等，我們將分析上述現(xiàn)象中向心力的來源、出現(xiàn)失重和離心運動現(xiàn)象的原因等。,本課時主要分析火車拐彎與汽車過拱橋時的受力情況，首先由幾幅圖片引導學生對火車車輪結(jié)構(gòu)的觀察，并提出問題，進而引出對拐彎時的火車的受力分析，找到火車拐彎時哪些力提供向心力，從而得到火車拐彎時火車應該要控制的速度；分析汽車過拱形橋和凹形橋，可以得到橋?qū)ζ嚨闹С至推囍亓Φ暮狭μ峁┫蛐牧Γ瑥亩玫狡囘^橋時力、速度、加速度之間的關系。,綠皮車的記憶,火車在水平軌道上轉(zhuǎn)彎時，所需的向心力由誰提供？,問題1：火車車輪與鐵軌的構(gòu)造是怎樣的？,一、鐵路的彎道,問題2：在平直軌道上勻速行駛的火車受幾個力作用？這幾個力的關系如何？,,問題3：如果火車在水平彎道上轉(zhuǎn)彎，試分析其受力情況及向心力的來源。,外軌對輪緣的彈力,這個彈力很大，會對軌道和輪緣造成損壞。如何解決這個問題？,火車轉(zhuǎn)彎所需的向心力的方向是在水平方向上還是在與斜面平行的方向上？,,,當外軌略高于內(nèi)軌時,火車轉(zhuǎn)彎時所需的向心力Fn=mv2/R,若火車的速度大于或小于這個值時，軌道對輪緣有擠壓嗎？,F合＝mgtanθ,若軌道對輪緣無擠壓，此時火車的速度為多大？,輪緣受到外軌向內(nèi)的彈力,,,輪緣受到內(nèi)軌向外的彈力,1.當時：,2.當時：,例1.火車以半徑R=900m轉(zhuǎn)彎，火車質(zhì)量為8105kg，速度為30m/s，火車軌距d=1.4m，要使火車通過彎道時僅受重力與軌道的支持力，軌道應該墊的高度h為多少？(θ較小時tanθ=sinθ),,,,θ,,,,,θ,,由力的關系得:,由向心力公式得:,由幾何關系得:,由于θ很小，所以tanθ≈sinθ,m,,d,二、拱形橋,,拱形橋,凹形橋,水平橋,,問題1：汽車靜止在橋上與通過平橋時，受力怎樣？,F壓＝FN＝mg,問題2：汽車過拱形橋時，在最高點時，車對凸橋的壓力又怎樣？,汽車對橋的壓力小于其所受重力，即處于失重,FN＜mg,,當FN=0時，汽車脫離橋面，做平拋運動，汽車及其中的物體處于完全失重狀態(tài)。,FN＝0時，汽車的速度為多大？,,,問題3：汽車過拱形橋時，運動速度變大，車對凸橋的壓力如何變化？,,問題4：汽車過凹形橋時，在最低點時，車對凸橋的壓力又怎樣？,汽車對橋的壓力大于其所受重力，即處于超重,若汽車通過凹橋的速度增大，會出現(xiàn)什么情況？,,FN＞mg,F壓＝FN＜mg,失重,超重,F壓＝FN＝mg,F壓＝FN＞mg,比較三種橋面受力的情況,例2.一輛質(zhì)量m=2t的轎車，駛過半徑R=50m的一段凸形橋面，g取10m/s2，求:,(1)轎車以10m/s的速度通過橋面最高點時，對橋面的壓力是多大?,(2)在最高點對橋面的壓力等于轎車重力的一半時，車的速度大小是多少?,16000N,汽車有無可能做這樣的運動？若可能應滿足怎樣的條件？,例3.如圖所示，雜技演員在做水流星表演時，用繩系著裝有水的水桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運動，若水的質(zhì)量m＝0.5kg，繩長l=80cm，g取10m/s2，求：,(1)2m/s,(2)15N,(1)最高點水不流出的最小速率；,(2)水在最高點速率v＝4m/s時，水對桶底的壓力。,,如圖所示，雜技演員在表演“水流星”，在長為1.6m輕繩的一端，系一個總質(zhì)量為0.5kg的盛水容器，以繩的另一端為圓心，在豎直平面內(nèi)做圓周運動，若“水流星”通過最高點的速度為4m/s，g取10m/s2，則下列說法正確的是()A.“水流星”通過最高點時，有水從容器中流出B.“水流星”通過最高點時，繩的張力及容器的底部受到的壓力均為零C.“水流星”通過最高點時，處于完全失重狀態(tài)，不受力的作用D.“水流星”通過最高點時，繩子的拉力大小為5N,,,,,,,,,M,N,,,v,O,R,B,一、鐵路的彎道,二、拱形橋,1.拱形橋,3.凹形橋,2.水平橋,