曲线运动万有引力与航天说课稿.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,高三总复习,人教版,物理,返回目录,高三总复习,人教版物理,单击此处编辑母版文本样式,学时3 生活中的圆周运动 离心现象,课前自主学习,课堂讲练互动,课时作业,随堂巩固训练,梳理知识 突破难点,课前自主学习,知识回想,由于火车的质量比较大，火车拐弯时所需的向心力就很大如果铁轨内、外侧同样高，则外侧轮缘所受的压力很大，容易损坏；实用中使外轨略高于内轨，从而运用重力和铁轨支持力的合力提供火车拐弯时所需的向心力,要点深化,如图,1,所示，设两轨间距为,l,，内外轨水平高度差为,h,，转弯处轨道半径为,R,，向心力由火车重力,mg,和轨道对火车的支持力,F,N,的合力提供,(1),当火车行驶速度,v,v,规定,时，,F,向,F,合,，内、外轨对轮缘没有侧向压力,(2),当火车行驶速度,v,v,规定,时，,F,向,F,合,，外轨受到侧向挤压的力,(,这时向心力增大，外轨提供一部分力,),(3),当火车行驶速度,v,v,规定,时，,F,向,F,合,，内轨受到侧向挤压的力,(,这时向心力减小，内轨提供一部分力,),基础自测,质量为,100 t,的火车在轨道上行驶，火车内、外轨连线与水平面的夹角为,37,，如图,2,所示，弯道半径,R,30 m,，重力加速度取,10 m/s,2,.,求：,(1),当火车的速度为,v,1,10 m/s,时，轨道受到的侧压力多大？方向如何？,(2),当火车的速度为,v,2,20 m/s,时，轨道受到的侧压力多大？方向如何？,要点深化,1竖直面内圆周运动的临界问题分析,对于物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动，该类运动常有临界问题，并伴有“最大”，“最小”，“刚好”等词语，常分析两种模型轻绳模型和轻杆模型，分析比较以下：,2.汽车过桥问题,当汽车以相似的速率分别行驶在凸形桥的最高点和凹形桥的最低点时，汽车对桥的压力的区别以下表所示.,基础自测,如图,12,所示，轻杆长,1 m,，其两端各连接质量为,1 kg,的小球，杆可绕距,B,端,0.2 m,的轴,O,在竖直平面内自由转动，轻杆从静止由水平转至竖直方向，,A,球在最低点时的速度为,4 m/s.(,g,取,10 m/s,2,),求：,(1),A,球此时对杆的作用力大小及方向,(2),B,球此时对杆的作用力大小及方向,解析：在最低点时杆对球一定是拉力，在最高点杆对球可能是拉力，也可能是支持力，由具体状况来决定,答案：,(1)30 N,，向下,(2)5 N,，向下,知识回想,1定义,做匀速圆周运动的物体，在合外力忽然消失或者局限性以提供圆周运动所需的向心力的状况下，就做逐步远离圆心的运动，叫做离心运动,2离心运动的应用和危害,运用离心运动制成离心机械，如：离心干燥器、洗衣机的脱水筒等,汽车、火车转弯处，为避免离心运动造成的危害，一是限定汽车和火车的转弯速度不能太大；二是把路面筑成外高内低的斜坡以增大向心力,阐明：若合外力不不大于所需的向心力，物体离圆心将越来越近，即为近心运动,要点深化,物体做离心运动的条件,(1)做圆周运动的物体，由于本身含有惯性，总是想沿着切线方向运动，只是由于向心力作用，使它不能沿切线方向飞出，而被限制着沿圆周运动，如图14中B情形所示,(2)当产生向心力的合外力消失，F0，物体便沿所在位置的切线方向飞出去，如图14中A所示,(3)当提供向心力的合外力不完全消失，而只是不大于应当含有的向心力Fmr2，即合外力局限性以提供所需的向心力的状况下，物体沿切线与圆周之间的一条曲线运动，如图14中C所示,基础自测,图15是摩托车比赛转弯时的情形转弯处路面常是外高内低，摩托车转弯有一种最大安全速度，若超出此速度，摩托车将发生滑动对于摩托车滑动的问题，下列叙述对的的是,(),A摩托车始终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不大于所需的向心力,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,解析：本题考察圆周运动的规律和离心现象摩托车只受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用，没有离心力，A项错误；摩托车对的转弯时可看做是做匀速圆周运动，所受的合力等于向心力，如果向外滑动，阐明提供的向心力即合力不大于需要的向心力，B项对的；摩托车将在沿线速度方向与半径向外的方向之间做离心曲线运动，C、D项错误,答案：B,师生互动 规律总结,课堂讲练互动,例1铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的，弯道处规定外轨比内轨高，其内外轨道高度差h的设计不仅与r有关，还取决于火车在弯道上的行驶速率，下表中是铁路设计人员技术手册中弯道半径r及与之对应的轨道的高度差h：(g10 m/s2),弯道半径,r,/m,660,330,220,165,132,110,内外轨道高,度差,h,/mm,50,100,150,200,250,300,(1)据表中数据，导出h和r关系的体现式，并求出r440 m时h的值.,(2)铁路建成后，火车通过弯道时，为确保绝对安全，规定内、外轨道均不向车轮施加侧向压力，又已知我国铁路内、外轨的间距设计值L1435 mm，结合表中的数据，算出我国火车的转弯速度v.(以km/h为单位，成果取整数)(设轨倾角很小时，正弦值按正切值解决),变式11上海磁悬浮线路的最大转弯处半径达成8000 m，近距离用肉眼看几乎是一条直线，而转弯处最小半径也达成1300 m一种质量为50 kg的乘客坐在车上以360 km/h不变速率随车驶过半径2500 m弯道，下列说法对的的是(),A乘客受到的向心力大小约为200 N,B乘客受到来自车厢的力大小约为200 N,C乘客受到来自车厢的力大小约为539 N,D弯道半径设计特别长能够使乘客在转弯时更舒适,答案：,ACD,例2长l0.5 m、质量能够无视的杆，其下端固定于O点，上端连接着一种质量m2 kg的小球A，A绕O点做圆周运动，如图17所示，在A通过最高点时，试讨论在下列两种状况下杆的受力：(取g10 m/s2),(1)当A的速率v11 m/s时,(2)当A的速率v24 m/s时,答案,(1)16 N,压力,(2)44 N,拉力,变式212009年12月15日港珠澳大桥正式开建，桥梁按六车道高速公路原则建设，设计行车速度每小时100千米假设一辆质量m2.0 t的小轿车，驶过半径R90 m的一段圆弧形桥面，重力加速度g10 m/s2.求：,(1)若桥面为凹形，汽车以20 m/s的速度通过桥面最低点时，对桥面的压力是多大？,(2)若桥面为凸形，汽车以10 m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面的压力是多大？,(3)汽车以多大速度通过凸形桥面最高点时，对桥面刚好没有压力？,解析：(1)汽车通过凹形桥面最低点时，在水平方向受到牵引力和阻力f，在竖直方向受到桥面对上的支持力N1和向下的重力Gmg，如图20所示,答案：,(1)2.8910,4,N,(2)1.7810,4,N,(3)30m/s,例3如图22所示，细绳一端系着质量m0.6 kg的物体，静止在水平面上，另一端通过光滑的小孔吊着质量m0.3 kg的物体，m的重心与圆孔距离为0.2 m，并知m和水平面的最大静摩擦力为2 N现使此平面绕中心轴线转动，问角速度在什么范畴，m 会处在静止状态(取g10 m/s2),解析要使m静止，m也应与平面相对静止，而m与平面静止时有两个临界状态：,当为所求范畴最小值时，m有向着圆心运动的趋势，水平面对m的静摩擦力的方向背离圆心，大小等于最大静摩擦力2 N.,此时，对m运用牛顿第二定律，,有Tfmaxm12r，且Tmg,解得12.9 rad/s.,当为所求范畴最大值时，m有背离圆心运动的趋势，水平面对m的静摩擦力的方向向着圆心，大小还等于最大静摩擦力2 N.,再对m运用牛顿第二定律，,有Tfmaxm22r，且Tmg,解得26.5 rad/s.,因此，题中所求的范畴是：2.9 rad/s6.5 rad/s.,答案2.9 rad/s6.5 rad/s,题后反思,普通求解“在什么范畴内”这一类的问题就是要分析两个临界状态最大静摩擦力的方向与物体的相对运动趋势方向有关，当角速度最小时，有向着圆心的方向运动的趋势，当角速度达成最大的时候，有远离圆心的方向运动的趋势，因此出现了极值状况,变式31如图23所示，两个用相似材料制成的靠摩擦转动的轮A和B水平放置，两轮半径RA2RB.当主动轮A匀速转动时，在A轮边沿上放置的小木块恰能相对静止在A轮边沿上若将小木块放在B轮上，欲使木块相对B轮也静止，则木块距B轮转轴的最大距离为(),答案：,C,感悟真题 检查技能,随堂巩固训练,1在实际修筑铁路时，要根据弯道半径和规定的行驶速度，适宜选择内外轨的高度差，如果火车按规定的速率转弯，内、外轨与车轮之间没有侧压力，那么火车以不大于规定的速率转弯，则(),A仅内轨对车轮有侧压力,B仅外轨对车轮有侧压力,C内、外轨对车轮都有侧压力,D内、外轨对车轮均无侧压力,答案：,A,2质量为60 kg的体操运动员，做“单臂大回环”，用一只手抓住单杠，伸展身体，以单杠为轴做圆周运动如图24所示，此过程中，运动员达成最低点时手臂受的拉力最少约为(无视空气阻力，g10 m/s2)(),A600 N,B2 400 N,C3 000 N,D3 600 N,答案：,C,3如图25所示，半径为R的圆筒绕竖直中心轴OO转动，小物块A靠在圆筒的内壁上，它与圆筒的动摩擦因数为，现要使A不下落，则圆筒转动的角速度最少为(),解析：如图26所示，以A为研究对象，A受三个力作用：重力mg，静摩擦力Ff和支持力FN，其中重力和静摩擦力平衡，因此Ffmg,答案：,D,4一级方程式F1汽车大赛中，布朗车队的车手巴顿驾驶着一辆总质量是M(M约1.5吨)的赛车通过二分之一径为R的水平弯道时的速度为v.工程师为提高赛车的性能，都将赛车形状设计得使其上、下方空气存在一种压力差气动压力(行业术语)，从而增大了赛车对地面的正压力，行业中将正压力与摩擦力的比值称为侧向附着系数，用表达要使上述赛车转弯时不致侧滑，所需气动压力最少为多大？,5飞机俯冲拉起时，飞行员处在超重状态，即飞行员对座位的压力不不大于他所受的重力，这种现象也叫过荷过荷会造成飞行员大脑缺血，四肢沉重、过荷过大时，飞行员还会临时失明，甚至晕厥飞行员能够通过加强训练来提高自己的抗荷能力如图27所示是训练飞行员用的一种离心实验器当实验器转动时，被训练人员根据测试规定，在实验舱内可取坐、,卧等不同姿势，以测试离心作用对飞行员产生的影响离心实验器转动时，被测验者做匀速圆周运动现观察到图中的直线AB(即垂直于座位的直线)与水平杆成30角被测验者对座位的压力是他所受重力的多少倍？向心加速度多大？,温,示,提,馨,请做：学时作业（12）,学时作业堂堂清,（点击进入）,