《必修2科教版第二章圆周运动第三节圆周运动的实例分析(34张PPT)》由会员分享，可在线阅读，更多相关《必修2科教版第二章圆周运动第三节圆周运动的实例分析(34张PPT)（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、一、汽车过拱形桥,问题1：汽车通过拱形桥时的运动可以看做圆周运动，质量为m的汽车以速度v通过拱形桥最高点时，若桥面的圆弧半径为R，则此时汽车对拱桥的压力为多大？,2017/6/23,求汽车以速度v过半径为R的拱桥时对拱桥的压力？,【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：,（ 1 ）由牛顿第三定律可知汽车对桥的压力N= NG,二、汽车过凹形桥,问题：“旋转秋千”中的缆绳跟中心轴的夹角与哪些因素有关？体重不同的人坐在秋千上旋转时，缆绳与中心轴的夹角相同吗？,三、“旋转秋千”,“旋转秋千”的运动经过简化，可以看做如下的物理模型：在一根长为l的细线下面系一根质量为m的小球，将小
2、球拉离竖直位置，使悬线与竖直方向成角，给小球一个初速度，使小球在水平面内做圆周运动，悬线旋转形成一个圆锥面，这种装置叫做圆锥摆。,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。,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,小球做圆周运动的半径,由牛顿第二定律：,即：,由此可见，缆绳与中心轴的夹角跟“旋转秋千”的角速度和绳长有关，而与所乘坐人的体重无关，在绳长一定的情况下，角速度越大则缆绳与中心轴的夹角也越大。想一想，怎么样求出它的运动周期？,1、火车车轮的结构特点：,火车车轮有突出的轮缘,四、火车转弯,2、火车转弯,
3、向右转,（1）火车转弯处内外轨无高度差,（1）火车转弯处内外轨无高度差,外轨对轮缘的弹力F就是使火车转弯的向心力,火车质量很大,外轨对轮缘的弹力很大,外轨和外轮之间的磨损大， 铁轨容易受到损坏,向右转,（2 ）转弯处外轨高于内轨,问题：设内外轨间的距离为L，内外轨的高度差为h，火车转弯的半径为R，则火车转弯的规定速度为v0 ？,F合=mgtanmgsin=mgh/L由牛顿第二定律得：F合=ma 所以mgh/L=即火车转弯的规定速度,根据牛顿第二定律,1、离心运动定义：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
4、动。,五、离心运动,2、离心运动的条件：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,3、对离心运动的分析：当F=m2r时，物体做匀速圆周运动；当F= 0时，物体沿切线方向飞出；当Fm2r时，物体逐渐远离圆心；当Fm2r时，物体逐渐靠近圆心.,4、离心运动本质：离心现象的本质是物体惯性的表现；离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象。,5、离心运动的特点 ：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 ,1、
5、洗衣机的脱水筒,2、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。,6，离心运动的应用,7、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,类型一,轻绳牵拉型
6、（轻绳模型）,质点在细绳作用下在竖直面内做圆周运动,知识拓展（非匀速圆周运动）,过最高点的最小速度是多大?,22,B,物体沿圆的内轨道运动(单轨道模型),23,类型二,轻杆支撑型（轻杆模型）,质点被一轻杆拉着在竖直面内做圆周运动,24,小球经过最低点的时候杆对小球的拉力为多少?,25,过最高点的最小速度是多大?,V=0,R,过最高点的速度VO为多大时?杆对球的作用力消失,小球以速度V经过最高点的时候杆对小球的拉力为多少?,质点在竖直放置的光滑细管内做圆周运动，解题方法和轻杆模型一样！,27,物体在圆管内运动(双轨道模型),（1）V=0是小球是否过最高点的临界条件。,总结：,28,2017/6/
7、23,最高点受力特点,最高点特征方程,做完整圆运动的条件,竖直平面内圆周运动几种模型比较,过山车、飞机在竖直平面翻筋斗、水流星与绳模型类似,例1:劲度系数为K的弹簧,一端栓着质量为M的光滑小球,一端固定在水平面内,以角速度, 半径L做匀速圆周运动,求弹簧的原长.,据胡克定律: 有 F=K(L-L0 ),据牛顿第二定律: K(L-L0 ) = M 2L,解得: L0 = L - M 2 L/ K .,注意: 对于弹簧约束情况下的圆周运动, 一定要找准真实的圆周运动的半径与向心力.,解:设弹簧的原长为L0 , 则弹簧的形变量为L-L0 .,例2: 如图所示的两段轻杆OA和AB长分别为2L和L,在A
8、和B两点分别固定有质量均为M的光滑小球, 当整个装置绕O点以做圆周运动时, 求OA和AB杆的张力各为多大?,解: 据题意, B球的向心力来源于AB杆对它的拉力TAB , 据牛顿第二定律:,TAB = M 23L (1 ),A球的向心力来源于OA杆与AB对它的作用力的合力 , 据牛顿第三定律:,TAB = TAB . .(2),据牛顿第二定律:对A球有,TOA - TAB = M 22L . (3),解得: TOA = 5M 2L,即:OA杆的张力为5M 2L, AB杆的张力为3M 2L .,【例3】用一轻杆拴着质量为m的物体,在竖直平面内做圆周运动,则下列说法正确的是（ ） A.小球过最高点时
9、,杆子的张力可以为零 B.小球过最高点时的最小速度为零 C.小球刚好过最高点是的速度是 D.小球过最高点时,杆子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反,R,ABD,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。,巩固练习：,B,2：一辆汽车匀速率通过半径为R的圆弧拱形路面，关于汽车的受力情况，下列说法正确的是（ ）A汽车对路面的压力大小不变，总是等于汽车的重力B汽车对路面的压力大小不断发生变化，总是小于汽车所受重力C汽车的牵引力大小不发生变化D汽车的牵引力大小逐渐变小,BD,
