《高中物理：2.3《匀速圆周运动的实例分析》课件讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理：2.3《匀速圆周运动的实例分析》课件讲解（38页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、匀速圆周运动的实例分析 一：汽车过拱桥问题 当 求汽车以速度v过半径为r 的拱桥时对拱桥的压力？ 【解解】G和N的合力提供汽车做圆周运动 的向心力，由牛顿第二定律得： 可见汽车的速度越大对桥的压力越小 。 N G 时汽车对桥的压力为零。 求汽车过凹形路段最低点时对路面的压 力？ N G 【解解】G和N的合力提供汽车做圆周 运动的向心力，由牛顿第二定 律得： 可见汽车的速度越大对桥的压力越大。 二：旋转秋千 例、小球做圆锥摆时细绳长L，与竖直方向成 角，求小球做匀速圆周运动的角速度。 O O mg T F 小球受力： 竖直向下的重力G沿绳方向的拉力T 小球的向心力：由T和G的合力提供 解： L
2、小球做圆周运动的半径 由牛顿第二定律： 即： R 三：火车转弯： 观察火车轮缘与铁轨，它们如何相互作用？ 轮缘 1.铁轨和车轮 外轮和外轨 内轮和内轨 内外轨道一样高时 （1）火车拐弯时圆周运动的圆轨道在水平面还 是竖直面上？它受到的向心力应该沿什么方向？ 内外轨等高时向心力由什么力提供？ 外轮 外轨 内轨 内轮 2.讨论火车转弯时所需向心力。 (1)内外轨道一样高时： F 向心力 F 由外侧轨道对 轮缘的压力提供 N G 外轨将会对轮施加向里的作用，并提供向心 力。车速越快轮轨之间作用力越大，轨越容 易损坏。 （2）.为了减轻轮轨之间的挤压 作用，在转弯处，路面应该是怎 样的？这样做有什么好
3、处？对车 速有要求吗？ (2)当路面外侧高内侧低时，即外轨略高于内轨时： 火车受力： 竖直向下的重力 G G 垂直轨道面的支持力 N N F 火车的向心力： 由G和N的合力提供 在外轨略高于内轨时，火车转弯时的速度v G N F 火车的向心力： 由G和N的合力提供 (a)当 时， 车轮对内外轨都无侧压力。 L H 问题：设车轨间距为L， 两轨间高度差为h，转弯 半径为R，火车的质量为M 。（1）求火车转弯时速 度 v0为多大轮缘对铁轨的侧 压力正好为零 (2）当vv0时，施加侧压力的是内轨还是外轨？ vv0时怎样？ 解：如图，F合=Gtan=Gsin(当很小时)=mg(h/L) 由牛顿第二定律
4、： F合=mv02/R 则H=v02L/gR 或 分析：若轮缘与铁轨间 无作用时，则转弯时所需要的向 心力完全由重力G和支持力N的合 力来提供。设转弯处轨道与水平 面夹角为。 h是内外轨高度差， L是轨距 火车行驶速率vv0 （b）当火车行驶速率vv0时， （c）当火车行驶速率vv0时， G N N 火车行驶速率vv0时，由于火车有离心 运动的趋势，对外轨有挤压 作用，轨对车轮提供侧压力 。 当vv0时，由于Mg、FN提供 的向心力过大，车轮挤压内 轨，侧压力由内轨提供。 由此可见：车速的大小影响轨轮 之间的挤压，影响铁轨的寿命。 那怎样延长铁轨的寿命呢？修建 铁路有怎样的要求呢? 通过以上讨
5、论可知：在修筑铁路 时，内外轨的高度差，要根据转 弯处的半径和规定的车速来确定 。 四：离心运动 1 链球开始做什么运动？ 2 链球离开运动员手以后 做什么运动？ 2008年北京奥运会期望我 国的著名女链球运动员顾 原在奥运动争取佳绩。链 球的运动情况。 做匀速圆周运动 的物体，在所受合力 突然消失，或者不足 以提供圆周运动所需 的向心力的情况下， 就做逐渐远离圆心的 运动。这种运动叫做 离心运动。 离心运动 1离心运动定义： 2离心的条件：做匀速 圆周运动的物体合外力 消失或不足以提供所需 的向心力 对离心运动的进一步理解 当F=m2r时，物体做匀速圆周运动 当F= 0时， 物体沿切线方向飞
6、出 当Fm2r时，物体逐渐远离圆心 当Fm2r时，物体逐渐靠近圆心 （）离心现象的本质是物体惯性的表现 离心运动本质： （）离心运动是物体逐渐远离圆心的 一种物理现象 离心运动的特点 ： （1）做圆周运动的质点，当合外力消失时，它 就以这一时刻的线速度沿切线方向飞去 （2）做离心运动的质点是做半径越来越大的运 动或沿切线方向飞出的运动，它不是沿半径方向 飞出 （3）做离心运动的质点不存在所谓的“离心力” 作用，因为没有任何物体提供这种力 离心运动的应用 1、离心干燥器的金属网笼 利用离心运动把附着在物 体上的水分甩掉的装置 解释： o Fmr 2 F 当网笼转得比较慢时， 水滴跟物体的附着力F
7、 足以 提供所需的向心力F 使水滴 做圆周运动。当网笼转得比 较快时，附着力 F 不足以提 供所需的向心力 F，于是水 滴做离心运动，穿过网孔， 飞到网笼外面。 2、洗衣机的脱水筒 3、用离心机把体温计的 水银柱甩回玻璃泡内 当离心机转得比较慢时 ，缩口的阻力 F 足以提供所 需的向心力，缩口上方的水 银柱做圆周运动。当离心机 转得相当快时，阻力 F 不足 以提供所需的向心力，水银 柱做离心运动而进入玻璃泡 内。 4、制作“棉花”糖的原理： 内筒与洗衣机的脱水筒相 似，里面加入白砂糖，加热使 糖熔化成糖汁。内筒高速旋转 ，黏稠的糖汁就做离心运动， 从内筒壁的小孔飞散出去，成 为丝状到达温度较低
8、的外筒， 并迅速冷却凝固，变得纤细雪 白，像一团团棉花。 要使原来作圆周运动的物体作离心运动，该怎么办？ ？问题一： A、提高转速，使所需向心力增大到大于物体所受合外力。 B、减小合外力或使其消失 离心运动的防止： 1、在水平公路上行驶的汽 车转弯时 F m r 2 F 汽车 在水平公路上行驶的汽车，转 弯时所需的向心力是由车轮与路 面的静摩擦力提供的。如果转弯 时速度过大，所需向心力F大于 最大静摩擦力Fmax，汽车将做 离心运动而造成交通事故。因此 ，在公路弯道处，车辆行驶不允 许超过规定的速度。 2、高速转动的砂轮、飞轮等 ？问题二： 要防止离心现象发生，该怎么办？ A、减小物体运动的速
9、度，使物体作圆周运动 时所需的向心力减小 B、增大合外力，使其达到物体作圆周运动时 所需的向心力 A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将 沿圆周半径方向离开圆心 B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时 ，将沿圆周切线方向离开圆心 C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个向心力 ，维持其作圆周运动 D、作离心运动的物体，是因为受到离心力作用的缘故 1、下列说法正确的是 ( ) 巩固练习： B 、为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑” 的现象，可以：( ) a、增大汽车转弯时的速度 b、减小汽车转弯时的速度 c、增大汽车与路面间的摩擦 d、减小汽车与路面间的摩擦 A、
10、a、b B、a、c C、b、d D、b、c 3、下列说法中错误的有：（ ） A、提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干 B、转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心 C、为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过 允许的最大转速 D、离心水泵利用了离心运动的原理 D B 例题4.物体做离心运动时，运动轨迹是（ ） A一定是直线。 B一定是曲线。 C可能是直线，也可能是曲线。 D可能是圆。 例题5.雨伞半径为R，高出地面h，雨伞以角速度 旋转时，雨滴从伞边缘飞出（ ） A沿飞出点半径方向飞出，做平抛运动。 B沿飞出点切线方向飞出，做平抛运动。 C雨滴落在地面上后形成一个和伞半径
11、相同的 圆圈。 D雨滴落在地面上后形成一个半径 rR 的圆圈 例题6.物体m用线通过光滑的水平板上 的小孔与砝码M相连，并且正在做匀速 圆周运动，如图所示如果减小M的质 量，则物体的轨道半径r，角速度线速 度v的大小变化情况是 ( ) Ar不变，v变小，变小 Br增大，减小，v不变 Cr减小，v不变，增大 Dr减小，不变，v变小 O 问题：水平面上绕自身轴匀速旋转的圆盘上离 圆心R处放置一木块，要求木块相对圆盘静止， 圆盘的旋转的角速度不能超过多少。 时，物体作离心运动； 时，物体靠近圆心运动。 v R 时，物体作圆周运动； 小结： 离心运动 1定义：做匀速圆周运 动的物体，在所受合力突然 消失或者不足于提供圆周运动的所需的向心力的情 况下，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动称作为 离心运动。 2 条件：当F= 0时，物体沿切线方向飞出。 Fm2r时，物体逐渐远离圆心。 3 本质：离心现象的本质物体惯性的表现。 二、离心运动的应用与防止 .应用实例洗衣机的脱水筒、棉花糖的产生 等。 .防止实例汽车拐弯时的限速、高速旋转的飞轮 、砂轮的限速等。
