《高中物理 第二章 匀速圆周运动 3 圆周运动的实例分析课件 教科版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中物理 第二章 匀速圆周运动 3 圆周运动的实例分析课件 教科版必修2（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、2.3圆周运动实 例 分 析,分析方法如下： A、找圆心，定半径(找轨道面),即确定F向心力 的方向 B、分析物体的受力情况 C、列方程和解方程。,【复习巩固】,请分析以下匀速圆周运动的向心力的来源。,赛道的设计,汽车在倾斜路面上转弯,汽车在水平路面上转弯,实例分析：,弯道规定的速度取决于弯道半径和倾角,弯道规定的速度取决于弯道半径和路面粗糙程度,实例分析一、火车转弯：,火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于0，那么当火车转弯时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供火车的向心力呢？,c：由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨。,
2、1、内外轨道一样高时,G,FN,F,a：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。,b：外轨对轮缘的弹力F提供向心力。,向心力,2、转弯处-外轨略高于内轨。,解：如图，F合=Gtan=Gsin(当很小时)=mg(h/L),F向=mv2/R, F向=F合 mv2/R=mg(h/L),则h=v2L/gR 或v=,根据转弯处的轨道半径R和规定的行驶速度v，适当选择内外轨的高度差h，使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。,当h、L一定，v0= 时火车转弯所需的向心力恰好由重力和支持力的合力提供，车轮对铁轨的侧压力正好为零。,当vv0时，由于火
3、车有离心运动的趋势，对外轨有挤压作用，外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。,实例分析二、汽车过拱桥,竖直面内的圆周运动,黄石长江大桥,思考题:,为什么生活中的桥大部分是,凸形桥,而不是,凹形桥,呢?,只要求掌握 最高点 最低点,实例分析二、汽车过拱桥,找圆心, 定半径, 受力分析找向心力来源，列方程求解,圆心0,F向心力=F合 =G-N N=G -,注意：公式中V是汽车过桥顶时的瞬时速度,F向心力=F合 =N-G N=G +,注意：公式中V是汽车过桥底时的瞬时速度,但如果桥面是水平，可认为圆心在无穷远处，r为无穷大。,比较三种桥面
4、受力的情况,试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生？,当V 越大时，则 越大，N越小。,当V增大某一值时， 则 N=0，,此时：,超重,失重,例如:荡秋千 ,飞机转弯飞行员对坐垫压力,三：航天器中的失重现象,航天员在航天器中绕地球做匀速圆周运动时，航天员只受地球引力，引力为他提供了绕地球做匀速圆周运动所需的向心力F=mv2/R,所以处于失重状态,即：Mg= mv2/R 由此可以得出：v=(Rg)1/2,做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向.,当F合= 0时，物体沿切线方向飞出,关于向心、圆周、离心运动,
5、关于向心、圆周、离心运动,“供”、“需”是否平衡决定物体做何种运动,供,提供物体做圆周运动的力,需,物体做匀速圆周运动所需的力,F=,F,F,练习,1、下列说法正确的是 ( ) 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,B,2、以下属于离心现象应用的是（ ）,A、水平抛出去的物体，做平抛运动,B、链球运动员加速旋转到一定的速度后将链球抛开,C、离心干燥器使衣物干燥,D、
6、锤头松了，将锤柄在石头上磕几下就可以把柄安牢,练习,B C,3、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,练习,b、d,4、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,练习,B,当 时，水在杯中刚好不流出,当 时，, 当 时，此时水将会流出杯子。,水流星,设水的质量为m，杯子运动到最
7、高点时速率为v，绳长为r则有： F向 =N+mg=mv2/r,解：,N0 v,过山车,结论：物体分离的临界条件是：N=0,思考题？ 自行车转弯时，稍一倾斜就过去了，摩托车转弯倾斜度要大一些。摩托赛车时转弯，倾斜度更大，几乎倒在地上。 问：什么力提供向心力？向心力与倾斜度有关吗？有何关系？,解答：,由地面对车的静摩擦力提供,有关系， 倾斜度越大， 向心力越大,例、一辆汽车m=2.0103kg在水平公路上行驶，经过半径r=50m的弯路时，如果车速度v=72km/h，这辆汽车会不会发生事故？已知轮胎与路面间的最大静摩擦力fm= 1.4104N。,解：这辆汽车经过弯路时所需向心力,据题意，最大静摩擦力
8、只为1.4104N，所以汽车会发生事故,匀速圆周运动实例分析,明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周运动，找到圆心和半径。 确定研究对象在某个位置所处的状态，进行具体的受力分析，分析哪些力提供了向心力。 建立以向心方向为正方向的坐标，据向心力公式列方程。 解方程，对结果进行必要的讨论。,运用向心力公式的解题步骤：,飞机转弯:,G,N,Fn,圆周运动(Circular motion),圆 周 运 动 实 例 分 析,分析方法如下： A、找圆心，定半径(找轨道面),即确定F向心力 的方向 B、分析物体的受力情况 C、列方程和解方程。,实例3:绳球模型：如图所示，一质量为m的小球，用长为L细绳系住，
9、使其在竖直面内作圆周运动。,(1)小球做的是什么运动？ (2)小球运动过程中，受到哪些力？小球运动过程有什么特点？ (3)小球能在竖直平面内作圆周运动，必须满足的条件是什么？,如图所示，一质量为m的小球，用长为L细绳系住，使其在竖直面内作圆周运动。,(1)若过小球恰好能通过最高点，则小球在最高点和最低点的速度分别是多少？小球的受力情况分别如何？ (2)若小球在最低点受到绳子的拉力为10mg，则小球在最高点的速度及受到绳子的拉力是多少？,实例4:轨道与球：如图所示，一质量为m的小球，在半径为R 光滑轨道上，使其在竖直面内作圆周运动。,(1)小球做的是什么运动？ (2)小球在运动过程中，受到哪些力
10、？有哪些力对物体做功？小球的运动过程有什么特点？ (3)小球能在竖直平面内作圆周运动，必须满足的条件是什么？,如图所示，一质量为m的小球，在半径为R 光滑轨道上，使其在竖直面内作圆周运动.,(1)若小球恰好能通过最高点，则小球在最高点和最低点的速度分别是多少？小球的受力情况分别如何？ (2)若小球在最低点受到轨道的弹力为8mg，则小球在最高点的速度及受到轨道的弹力是多少？,实例5:轻杆与球：如图所示，一质量为m的小球，用长为L轻杆固定住，使其在竖直面内作圆周运动。,(1)小球做的是什么运动？ (2)小球在运动过程中，受到哪些力？有哪些力对物体做功？小球的运动过程有什么特点？ (3)小球能在竖直
11、平面内作圆周运动，必须满足的条件是什么？,如图所示，一质量为m的小球，用长为L轻杆固定住，使其在竖直面内作圆周运动. (1)若小球恰好能通过最高点，则小球在最高点和最低点的速度分别是多少？小球的受力情况分别如何？ (2)若小球在最低点受到杆子的拉力为5.5mg，则小球在最高点的速度及受到杆子的力是多少？,拓 展 如图所示，一质量为m的小球，用长为L轻杆固定住，使其在竖直面内作圆周运动. 若小球通过最高点时，小球恰不受杆的作用力，则小球在最高点的速度是多少？,拓 展,实例6: 管道与球：如图所示，一质量为m的小球，放在一个内壁光滑的封闭管内，使其在竖直面内作圆周运动.,R,(1)小球做的是什么运
12、动？ (2)小球在运动过程中，受到哪些力？有哪些力对物体做功？小球的运动过程有什么特点？ (3)小球能在竖直平面内作圆周运动，必须满足的条件是什么？,如图所示，一质量为m的小球，放在一个内壁光滑的封闭管内，使其在竖直面内作圆周运动.,R,(1)若小球恰好能通过最高点，则小球在最高点的速度是多少？小球的受力情况分别如何？ (2)若小球在最低点受到管道的力为6mg，则小球在最高点的速度及受到管道的力是多少？,“轻杆、管道与小球”问题总结,(1)小球在竖直面内运动满足什么重要的关系？ 机械能守恒 (2) 小球能在竖直面内做圆周运动的条件是什么？ 小球在最高点时速度不为0,竖直平面内圆周运动的临界问题：由于物体在竖直平面内做圆周运动的依托物（绳、轻杆、轨道、管道等）不同，所以物体恰好通过最高点时临界条件不同.,绳,杆,管道,可见，物体在最高点的最小速度决定于物体在最高点受的最小合外力，不同情况下的最小合外力决定了不同情况下的最小速度.,匀速圆周运动实例分析,明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周运动，找到圆心和半径。 确定研究对象在某个位置所处的状态，进行具体的受力分析，分析哪些力提供了向心力。 建立以向心方向为正方向的坐标，据向心力公式列方程。 解方程，对结果进行必要的讨论。,运用向心力公式的解题步骤：,
