6.4生活中的圓周運(yùn)動(dòng)提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的力做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所需的力從“供”“需”兩方面研究生活中做圓周運(yùn)動(dòng)的物體由物體受力情況決定由物體的運(yùn)動(dòng)情況決定=“供需”平衡物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)本節(jié)課牛頓第二定律F=ma的應(yīng)用向心力公式深化理解新課導(dǎo)入在鐵路彎道處，鐵路彎道處，稍微留意一下，就能發(fā)現(xiàn)內(nèi)、外軌道的高度略有不同,為什么這樣設(shè)計(jì)呢？1、火車轉(zhuǎn)彎是什么力提供向心力？<1>火車車輪構(gòu)造鐵軌踏面輪緣O<2>內(nèi)軌，外軌一樣高時(shí)，什么力提供火車所需的向心力？外軌內(nèi)軌<3>火車質(zhì)量、速度比較大，故所需向心力也很大。擠壓的后果會(huì)怎樣?

新課導(dǎo)入

內(nèi)側(cè)軌道外側(cè)軌道水平線火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的軌跡可以視為一段小圓弧，故我們可以將火車的轉(zhuǎn)彎視為很小的一段圓周運(yùn)動(dòng)。將火車的轉(zhuǎn)彎視為很小的一段圓周運(yùn)動(dòng)，滿足圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，可以用圓周運(yùn)動(dòng)的方法分析。新課導(dǎo)入內(nèi)外軌同高時(shí)物理模型輪緣FNGF外軌對(duì)輪緣的彈力F提供向心力F=F向火車質(zhì)量、速度比較大，故所需向心力也很大。易損壞鐵軌.內(nèi)外軌不同高時(shí)鐵路的彎道——外軌高于內(nèi)軌FNGF合θO與斜面平行的方向上向心力的方向水平方向上定量分析FNGOFNGOFF輪緣受到外軌向內(nèi)的彈力輪緣受到內(nèi)軌向外的彈力小結(jié)FNGF合θOhLθ很小時(shí),sinθ=tanθθ軌道對(duì)輪緣無擠壓輪緣受到外軌向內(nèi)的彈力輪緣受到內(nèi)軌向外的彈力補(bǔ)充飛機(jī)轉(zhuǎn)彎飛機(jī)轉(zhuǎn)彎過程類似于火車轉(zhuǎn)彎汽車轉(zhuǎn)彎的情況是不是也類似于火車和飛機(jī)呢？F升Fnmg汽車轉(zhuǎn)彎汽車在水平地面上轉(zhuǎn)彎是什么力提供向心力的呢?OmgFNFfR07汽車轉(zhuǎn)彎:向心力來源OmgFNFfR汽車側(cè)向所受的靜摩擦力提供向心力當(dāng)靜摩擦力為最大靜摩擦力（認(rèn)為最大靜摩擦等于滑動(dòng)摩擦力）時(shí):汽車轉(zhuǎn)彎的半徑一定時(shí),汽車的速度v越大,所需的向心力也越大小結(jié)OmgFNFfR當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎時(shí),存在一個(gè)安全通過的最大速度,如果超過了這個(gè)速度,汽車將發(fā)生側(cè)滑現(xiàn)象。改進(jìn)措施:1.增大轉(zhuǎn)彎半徑2.增加路面的粗糙程度3.最重要的一點(diǎn):司機(jī)應(yīng)該減速慢行4.增加路面高度差——外高內(nèi)低實(shí)例公里路和賽道轉(zhuǎn)彎處一般都修成外高內(nèi)低。NFnmg為了保證汽車過橋時(shí)汽車和橋梁的安全，在橋梁的設(shè)計(jì)上有沒有要求？思考NFnmg討論：如果傾斜路面是光滑的，汽車還能轉(zhuǎn)彎嗎？如果能，對(duì)速度有什么要求？汽車向外圈滑動(dòng)汽車向內(nèi)圈滑動(dòng)內(nèi)外軌不同高時(shí)FNGF合θO若軌道對(duì)輪緣無擠壓，此時(shí)火車的速度為多大？軌道對(duì)輪緣無擠壓，F(xiàn)N和G的合力提供向心力F合＝mgtanθ

=

Fn

得若火車的速度大于或小于這個(gè)值時(shí)，火車受力情況會(huì)發(fā)生變化嗎？汽車過橋問題汽車過橋問題AB車在橋上那個(gè)位置時(shí)容易塌？如果車在B位置，不會(huì)發(fā)生坍塌，那么在A位置時(shí)，肯定也不會(huì)坍塌。所以只要我們知道B位置的最大壓力，那就可以知道整座橋的了。因此我們只研究B位置的壓力情況即可，即橋的最高點(diǎn)。汽車過橋問題FNG思考：汽車過平橋時(shí)，車對(duì)橋的壓力怎樣？由二力平衡：FN=G汽車過橋問題

V

思考：汽車過凸橋時(shí)，在最高點(diǎn)時(shí)，車對(duì)橋的壓力該怎樣分析？GFNOr汽車過拱形橋時(shí)的運(yùn)動(dòng)可以看作圓周運(yùn)動(dòng)汽車過橋問題GFN指向圓心的力背向圓心的力=向心力

V

移項(xiàng)：根據(jù)牛頓第三定律：根據(jù)牛頓第二定律：F合=ma汽車過橋問題汽車對(duì)橋的壓力小于汽車的重量G，而且汽車的速度越大，汽車對(duì)橋的壓力越小。試分析，當(dāng)汽車的速度不斷增大時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？時(shí)，橋面對(duì)車無壓力時(shí)，汽車已經(jīng)脫離橋面，易發(fā)生危險(xiǎn)安全汽車過橋問題思考：汽車過凹橋時(shí)，在最低點(diǎn)時(shí)，車對(duì)凹橋的壓力怎樣？GFN移項(xiàng)：指向圓心的力背向圓心的力=向心力牛頓第三定律：汽車過橋問題

當(dāng)汽車的速度不斷增大時(shí)，壓力增加。當(dāng)壓力過大時(shí)，汽車將壓壞路面或爆胎。汽車通過凹形橋面的最低點(diǎn)時(shí),車對(duì)地面的壓力比汽車所受的重力大，這樣車就不容易被水沖走了。汽車過橋問題失重超重平橋FNGGFN凸形橋最高點(diǎn)GFNa凹形橋最低點(diǎn)a汽車過橋問題新知講解思考討論地球可以看作一個(gè)巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑R（約為6400km）。地面上有一輛汽車在行駛，所受重力G＝mg，地面對(duì)它的支持力是FN根據(jù)上面的分析，汽車速度越大，地面對(duì)它的支持力就越小。會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度時(shí)，地面對(duì)車的支持力是0？這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少？駕駛員軀體各部分之間的壓力是多少？他這時(shí)可能有什么感覺？圓周的半徑近似等于地球半徑R利用拱形橋模型：受力分析如圖G=mgFN指向圓心的力-背向圓心的力=向心力移項(xiàng)：

當(dāng)速度到達(dá)時(shí)，地面對(duì)汽車的支持力FN=0。v=7.9km/s完全失重狀態(tài)航天器中的失重現(xiàn)象圓周的半徑近似等于地球半徑R。利用拱形橋模型：受力分析如圖G=mgFN指向圓心的力-背向圓心的力=向心力當(dāng)力FN=0時(shí),航天員處于完全失重狀態(tài)得:此時(shí)人對(duì)座椅的壓力為零=7.9km/s航天器中的失重現(xiàn)象F

合=0

，物體沿切線方向飛出遠(yuǎn)離圓心F合＜mω2r，物體做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)F合=

mω2r，物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)F合>mω2r，物體做逐漸靠近圓心的運(yùn)動(dòng)離心運(yùn)動(dòng)課堂