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高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动课前预习ppt课件
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这是一份高中物理人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动课前预习ppt课件，共31页。PPT课件主要包含了课堂练习等内容，欢迎下载使用。
小球的向心力来源是什么?
环节一：探究小球在玻璃漏斗中做圆周运动时的受力情况
1.将小球放在玻璃漏斗里，让小球在短时间内离漏斗尖端固定的高度做匀速圆周运动。如果想让小球做圆周运动的高度变化，该如何操作?
2.如果漏斗不动，小球主动转动，小球在固定高度做圆周运动的向心力由什么力提供? 已知小球质量m，倾斜角度θ，运动半径r，A、B两位置的线速度大小是否相同? 请解释小球做圆周运动的高度变化的原因。
倾斜路面的好处是什么?
环节二：分析水平面火车转弯过程的圆周运动
2022年对2013年7月24日西班牙列车脱轨的调查显示，这列火车脱轨的路段是一处急转弯，限速80 km/h，但当时列车的行驶速度是179 km/h。调查还显示，司机在事故发生前几秒钟接听了电话。司机的律师告诉媒体，事故发生地一段铁路路标丢失以及其他安全措施不足引发了脱轨，而不是接听电话。事故造成大约80人死亡，150人受伤。
中国铁路经过第六次大提速，现在铁路主要干线上列车的速度已经提高到每小时200~250千米。其中京沪高铁可达到每小时380千米。如果你是铁路工程师，如何保证火车转弯安全的同时并减缓设施的老化?
在实际生活中火车的车轮和轨道有什么特点? 若火车在水平轨道转弯，是否存在由于圆周运动产生对铁轨的挤压力? 挤压内轨道还是外轨道?
我国自主研发的CR400AF电力动车组，最高运营速度达到350 km/h(约为100 m/s)，8节车厢编组，总质量约为500吨，工程设计弯道最小曲线半径为5 000 m(可近似认为轨道转弯处的半径R=5 000 m)。若转弯处轨道是水平的，请计算动车以100 m/s的速度转弯时需要的向心力是多大? 为了减少动车对轨道的挤压和避免事故，生活中动车转弯处的轨道结构有什么特点? 此时动车向心力的来源是什么?
水平轨道上运行的动车，它转弯时需要的向心力主要来源于轨道对外轮的压力。上述情境中，动车在水平轨道上以100 m/s的速度转弯时需要的向心力约为106 N。
为了减少动车转弯对轨道的损害，设计时，在铁路的弯道处，内、外轨有高度差。
若已知火车的质量m，轨道倾斜角度θ，转弯半径r。若火车对轨道没有挤压，求火车做匀速圆周运动的线速度大小。若火车转弯时大于这个速度，火车是否会像漏斗模型中的小球一样向上运动?
（2）当火车速度v>v0时，火车有离心运动趋势，外轨与轮缘间存在侧向挤压力。 （3）当火车速度v
当你骑自行车上学的途中，高速行驶做圆周运动的车轮碾过一个大坑时，坐在车座的你会有什么感受呢?
将你和车的总质量设为m，凹形路面简化为一个半径为r的圆的一部分，可认为车在竖直平面内做圆周运动，当车经过凹形路面的最低点时速度为v，车的向心力由谁来提供? 车对地面的压力有多大? 车处于失重还是超重状态? 人的感受如何?
建立物理模型，做汽车过凹形路面的受力分析（如图所示）。
提示：在拱形桥的最高点，对汽车进行受力分析，确定向心力的来源；由牛顿第二定律列出方程求出汽车受到的支持力；由牛顿第三定律求出桥面受到的压力。
汽车通过拱形桥的最高点时，会出现什么情况呢?
在拱形桥的最高点，对汽车进行受力分析，如图所示。
汽车通过拱形桥的最高点时对桥面的压力FN'小于汽车的重力mg，并且压力随汽车速度的增大而减小。 当汽车对桥面的压力刚好减为0时，汽车的速度有多大? 当汽车的速度大于这个速度时，会发生什么现象?
可知当速度过快时，汽车可能离开桥面做平抛运动，非常危险。
环节四：航天器中的失重现象
当汽车的速度达到一定程度时，地面对车的支持力是0。这时驾驶员与座椅之间的压力是多少? 驾驶员躯体各部分之间的压力是多少? 他这时可能有什么感觉?
环节五：了解生活中的离心运动
用不可伸长的细绳牵引着小球在光滑的水平面上做匀速圆周运动，当突然撤去绳子的拉力时，小球将怎样运动? 若小球受的拉力小于小球需要的向心力，小球会如何运动呢?
（4）若F合=0，则物体做直线运动。 注意：做圆周运动的物体，在向心力突然消失，或合力不足以提供向心力时，物体就会逐渐远离圆心运动，这种运动叫作离心运动。
（1）应用： ①洗衣机脱水时，利用离心运动把附着在衣物上的水甩掉。 ②在炼钢厂中，把熔化的钢水浇入圆柱形模子，模子沿圆柱的中心轴线高速旋转，钢水由于离心运动趋于周壁，冷却后就形成无缝钢管。
（2）危害： ①在水平公路上行驶的汽车，如果转弯时速度过快，所需向心力F很大，大于最大静摩擦力Fm时，汽车将做离心运动而造成事故。 ②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向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故。
小球的向心力来源是什么?
环节一：探究小球在玻璃漏斗中做圆周运动时的受力情况
1.将小球放在玻璃漏斗里，让小球在短时间内离漏斗尖端固定的高度做匀速圆周运动。如果想让小球做圆周运动的高度变化，该如何操作?
2.如果漏斗不动，小球主动转动，小球在固定高度做圆周运动的向心力由什么力提供? 已知小球质量m，倾斜角度θ，运动半径r，A、B两位置的线速度大小是否相同? 请解释小球做圆周运动的高度变化的原因。
倾斜路面的好处是什么?
环节二：分析水平面火车转弯过程的圆周运动
2022年对2013年7月24日西班牙列车脱轨的调查显示，这列火车脱轨的路段是一处急转弯，限速80 km/h，但当时列车的行驶速度是179 km/h。调查还显示，司机在事故发生前几秒钟接听了电话。司机的律师告诉媒体，事故发生地一段铁路路标丢失以及其他安全措施不足引发了脱轨，而不是接听电话。事故造成大约80人死亡，150人受伤。
中国铁路经过第六次大提速，现在铁路主要干线上列车的速度已经提高到每小时200~250千米。其中京沪高铁可达到每小时380千米。如果你是铁路工程师，如何保证火车转弯安全的同时并减缓设施的老化?
在实际生活中火车的车轮和轨道有什么特点? 若火车在水平轨道转弯，是否存在由于圆周运动产生对铁轨的挤压力? 挤压内轨道还是外轨道?
我国自主研发的CR400AF电力动车组，最高运营速度达到350 km/h(约为100 m/s)，8节车厢编组，总质量约为500吨，工程设计弯道最小曲线半径为5 000 m(可近似认为轨道转弯处的半径R=5 000 m)。若转弯处轨道是水平的，请计算动车以100 m/s的速度转弯时需要的向心力是多大? 为了减少动车对轨道的挤压和避免事故，生活中动车转弯处的轨道结构有什么特点? 此时动车向心力的来源是什么?
水平轨道上运行的动车，它转弯时需要的向心力主要来源于轨道对外轮的压力。上述情境中，动车在水平轨道上以100 m/s的速度转弯时需要的向心力约为106 N。
为了减少动车转弯对轨道的损害，设计时，在铁路的弯道处，内、外轨有高度差。
若已知火车的质量m，轨道倾斜角度θ，转弯半径r。若火车对轨道没有挤压，求火车做匀速圆周运动的线速度大小。若火车转弯时大于这个速度，火车是否会像漏斗模型中的小球一样向上运动?
（2）当火车速度v>v0时，火车有离心运动趋势，外轨与轮缘间存在侧向挤压力。 （3）当火车速度v
当你骑自行车上学的途中，高速行驶做圆周运动的车轮碾过一个大坑时，坐在车座的你会有什么感受呢?
将你和车的总质量设为m，凹形路面简化为一个半径为r的圆的一部分，可认为车在竖直平面内做圆周运动，当车经过凹形路面的最低点时速度为v，车的向心力由谁来提供? 车对地面的压力有多大? 车处于失重还是超重状态? 人的感受如何?
建立物理模型，做汽车过凹形路面的受力分析（如图所示）。
提示：在拱形桥的最高点，对汽车进行受力分析，确定向心力的来源；由牛顿第二定律列出方程求出汽车受到的支持力；由牛顿第三定律求出桥面受到的压力。
汽车通过拱形桥的最高点时，会出现什么情况呢?
在拱形桥的最高点，对汽车进行受力分析，如图所示。
汽车通过拱形桥的最高点时对桥面的压力FN'小于汽车的重力mg，并且压力随汽车速度的增大而减小。 当汽车对桥面的压力刚好减为0时，汽车的速度有多大? 当汽车的速度大于这个速度时，会发生什么现象?
可知当速度过快时，汽车可能离开桥面做平抛运动，非常危险。
环节四：航天器中的失重现象
当汽车的速度达到一定程度时，地面对车的支持力是0。这时驾驶员与座椅之间的压力是多少? 驾驶员躯体各部分之间的压力是多少? 他这时可能有什么感觉?
环节五：了解生活中的离心运动
用不可伸长的细绳牵引着小球在光滑的水平面上做匀速圆周运动，当突然撤去绳子的拉力时，小球将怎样运动? 若小球受的拉力小于小球需要的向心力，小球会如何运动呢?
（4）若F合=0，则物体做直线运动。 注意：做圆周运动的物体，在向心力突然消失，或合力不足以提供向心力时，物体就会逐渐远离圆心运动，这种运动叫作离心运动。
（1）应用： ①洗衣机脱水时，利用离心运动把附着在衣物上的水甩掉。 ②在炼钢厂中，把熔化的钢水浇入圆柱形模子，模子沿圆柱的中心轴线高速旋转，钢水由于离心运动趋于周壁，冷却后就形成无缝钢管。
（2）危害： ①在水平公路上行驶的汽车，如果转弯时速度过快，所需向心力F很大，大于最大静摩擦力Fm时，汽车将做离心运动而造成事故。 ②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向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故。
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