高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动备课课件ppt

这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动备课课件ppt，共57页。PPT课件主要包含了课前·自主预习，火车转弯，向心加速度，垂直轨道向上，支持力，汽车过拱形桥，mg－FN，FN－mg，航天器中的失重现象，完全失重等内容，欢迎下载使用。

1．运动特点火车在弯道上运动时可看作圆周运动，因而具有____________，由于其质量巨大，需要很大的向心力．
2．轨道设计转弯处外轨略________(填“高”或“低”)于内轨，火车转弯时铁轨对火车的支持力FN的方向是__________________，它与重力的合力指向________，为火车转弯提供一部分向心力．3．向心力的来源依据弯道的半径和规定的行驶速度，适当选择内轨和外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由______和__________的合力来提供．
铁路的内轨道和外轨道做得一样高，火车行驶才更安全吗？【答案】铁路平直地方内轨和外轨一样高，转弯处外轨道高内轨道低更安全．
如图，把地球看作一个巨大的拱形桥，当汽车的速度增大时，地面对它的支持力怎样变化？汽车有可能飞离地球吗？【答案】速度增大，支持力减小，速度大到一定程度时，汽车有可能飞离地球．
绕地球做匀速圆周运动的航天器中的航天员及所有物体均处于完全失重状态吗？【答案】是．
1．定义原来做圆周运动的物体沿切线方向飞出或做逐渐____________的运动．2．原因向心力突然消失或外力不足以提供所需_________．
做圆周运动的物体所受合外力突然消失，物体将沿圆周的半径方向飞出吗？【答案】不是．而是沿原来速度方向飞出，即沿圆的切线方向飞出．
如图所示，小物块A与圆盘始终保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动．下列有关A相对圆盘而言的运动趋势的说法正确的是(　　)A．沿切线方向B．指向圆心C．背离圆心D．没有相对运动趋势
【答案】C【解析】小物块随圆盘一起做匀速圆周运动需要沿半径指向圆心的向心力，提供向心力的只能是圆盘对小物块的静摩擦力．因此，小物块相对圆盘有背离圆心的运动趋势，故C正确．
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弹力的合力提供，此时内轨和外轨对火车无挤压作用．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弹力的合力提供，此时内轨和外轨适时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，外轨道对轮缘有向弯内侧压力．(2)当火车行驶速度v例1　一段铁路转弯处，内轨和外轨高度差为h＝10 cm，弯道半径为r＝625 m，轨道斜面长l＝1 435 mm，求这段弯道的设计速度v0是多大？并讨论当火车速度大于v0时对外轨的侧压力和小于v0时对内轨的侧压力．(g取10 m/s2)
火车转弯问题的分析技巧
例2　如图所示，质量m＝2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为60 m，如果桥面承受的压力不超过3.0×105 N，则汽车允许的最大速率是多少？(g取10 m/s2)
变式2　公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时的运动可以看作匀速圆周运动，如图所示，汽车通过桥的最高点时(　　)A．车对桥的压力大小等于汽车的重力B．车的速度越大，车对桥面的压力越小C．车的速度越大，车对桥面的压力越大D．如果车在最高点速度大到使汽车对地面的压力为零，则此时驾驶员有超重的感觉
例3　(2021年全国高一课时练习)如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置，两个质量均为m的小球A、B以不同速率进入管内，A通过最高点C时，对管壁上部的压力为3mg，B通过最高点C时，对管壁下部的压力为0.75mg.求A、B两球落地点间的距离．【答案】3R
变式3　(2021年霞山区名校期中)如图所示，一个小球在F作用下以速率v做匀速圆周运动，若从某时刻起，小球的运动情况发生了变化，对于引起小球沿a、b、c三种轨迹运动的原因，下列说法正确的是(　　)A．沿a轨迹运动，可能是F减小了一些B．沿b轨迹运动，一定是v增大了C．沿b轨迹运动，可能是F减小了D．沿c轨迹运动，一定是v减小了
如图是过山车和它的简化模型图．过山车问题是典型的竖直面内的圆周运动．
实际圆周运动的模型构建
【答案】BD【解析】小球在最高点受重力和压力，由牛顿第二定律，得FN＋mg＝ma.又FN＝mg，所以a＝2g，故B、D正确．
例5　链球是奥运会的一个比赛项目，如图所示是某运动员在比赛中的场景．链球在运动员掷出前可视为做圆周运动，不计空气作用力，则(　　)A．钢绳的拉力提供向心力B．链球受到的合力提供向心力C．链球的加速度一定指向轨迹圆心D．链球受到重力、钢绳的拉力两个力的作用
【答案】D【解析】钢绳的拉力和重力的合力指向圆心的分力提供向心力，A、B错误；链球只有做匀速圆周运动时加速度才指向圆心，C错误；链球只受到钢绳的拉力和自身的重力的作用，D正确．
1．(2021年上海名校月考)在修筑铁路时，弯道处的外轨会略高于内轨，当火车以规定的行驶速度转弯时，内轨、外轨均不会受到轮缘的侧向挤压．为了提高转弯速度，仅改变一个下列可行的措施是(　　)A．减小火车质量B．增大火车质量C．减小转弯半径D．增大轨道倾斜角【答案】D
2．一辆卡车匀速通过如图所示的地段，爆胎可能性最大的位置是(　　)A．a处B．b处C．c处D．d处【答案】D
3．(多选)假定雨伞面完全水平，旋转时，其上一部分水滴被甩出来．下列关于伞面上水滴的受力和运动情况的说法正确的是(　　)A．越靠近转轴的水滴，越难被甩出来B．水滴离开雨伞时是沿半径方向离心而去C．水滴离开雨伞后，对地的运动为平抛运动D．雨伞转得越快，水滴落地的时间就越长
【答案】AC【解析】在转动雨伞时，伞上的水滴均是同轴转动，向心力由黏附力提供，Fn＝mω2r，越靠近轴，Fn越小，故A正确；当所需的向心力大于黏附力时，水滴做离心运动，沿切线飞出，脱离伞后做平抛运动，故B、D错误，C正确．
4．(2021年湛江名校模拟)暑假期间，某同学乘坐高铁外出旅游，他观察到高铁两旁的树木急速向后退行，某段时间内，他发现水平桌面上玻璃杯中的水面呈现左低右高(该同学面向列车前进方向)的状态，如图所示，由此可判断这段时间内高铁的运动情况是(　　)A．加速行驶B．减速行驶C．向右转弯D．向左转弯
【答案】D【解析】设水面上有一个质量为m的水滴，受到重力和周围水对它的作用力，其受力情况如图所示．说明该水滴受到的合外力方向向左，相对于该同学来说，这段时间内高铁向左转弯，故D正确、A、B、C错误．
5．(2022年浙江学业考试)如图所示，圆盘在水平面内转动，盘面上有一个茶壶，始终与转盘保持相对静止．则(　　)A．茶壶只受摩擦力作用B．当圆盘匀速转动时，茶壶离盘中心越近越容易侧滑C．当圆盘减速转动时，茶壶受到的摩擦力不指向圆心D．若圆盘突然停止转动，茶壶将沿半径方向向外滑动
【答案】C【解析】茶壶受重力、圆盘的支持力和摩擦力作用，A错误；当圆盘匀速转动时满足f＝mω2r，则r越大受摩擦力越大，越容易发生侧滑，B错误；当圆盘匀速转动时，摩擦力指向圆心，当减速转动时，茶壶受到的摩擦力不指向圆心，C正确；若圆盘突然停止转动，茶壶将沿圆的切线方向向外滑动，D错误．
6．如图所示，在盛满水的试管中装有一个蜡块，蜡块所受浮力略大于重力，当用手握住A端让试管在竖直平面内左右快速摆动时，关于蜡块的运动，以下说法正确的是(　　 )A．与试管保持相对静止B．向B端运动，可以到达B端C．向A端运动，可以到达A端D．无法确定
【答案】C【解析】试管快速摆动，试管里浸在水中的蜡块随试管一起做角速度较大的圆周运动(尽管蜡块不是做完整的圆周运动，且运动的方向也不断变化，但并不影响问题的实质)，向心力由蜡块上、下两侧水的压力之差提供，因为蜡块的密度小于水的密度，水失重，因此，蜡块做向心运动．只要手左右摇动的速度足够大，蜡块就能一直运动到手握的A端．
7. 2022年2月7日在首都体育馆举行的北京2022年冬奥会短道速滑项目男子1 000米决赛中，中国选手任子威夺得冠军，比赛场地如图甲所示，场地周长111.12 m，其中直道长度为28.85 m，弯道半径为8 m．若一名质量为50 kg的运动员以大小12 m/s的速度进入弯道，紧邻黑色标志块做匀速圆周运动，如图乙所示，运动员可看作质点，重力加速度g取10 m/s2，则运动员在弯道上受到冰面最大作用力的大小最接近的值为(　　)