《【教科版】物理必修二：2.3《圆周运动的实例分析》ppt课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【教科版】物理必修二：2.3《圆周运动的实例分析》ppt课件（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 如图所示 , 汽车一级方程式 ( F 1 ) 大赛已经引入中国 . 你注意过失控赛车是沿赛道的什么方向冲出去的吗 ? 汽车在水平公路上高速行驶时 , 如遇道路急转弯 , 往往也容易冲出道路 , 造成车祸 , 尤其在雨天 , 更容易发生事故 , 这是为什么 ? 1 . 学会分析具体问题中的向心力来源 . 2 . 知道向心力、向心加速度公式也适用于变速圆周运动 , 会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度 . 3 . 了解什么是离心运动 . 知道物体做离心运动的条件 . 4 . 了解离心运动的应用和防止 . 模型 锥 桶 盘 在圆锥漏斗中做圆周运动的物体或绳拉小球做圆锥摆运动时 , 由
2、重力和支持力 ( 拉力 ) 的合力提供向心力 圆锥漏斗 圆锥摆 木块和圆筒一起绕转轴匀速圆周运动 ,相对静止 , 由圆筒壁对物体的指向转轴方向的 弹力 提供向心力 木块放在圆盘上随圆盘一起圆周运动 , 由 摩擦力 提供向心力 , 质量不同的几个物体 , 当角速度增加时 , 外侧物体先飞出 , 与质量大小无关 实例 火车转弯 小车过凸凹形路面 离心运动 火车转弯时 , 在转弯处外轨高于内轨 , 铁轨对火车的 支持力 N 与 重力 G 的合力指向圆心 , 为火车转弯提供向心力 汽车过此路面时 , 在最高点或最低点 , 重力 支持力 N 都沿竖直方向 , 它们的合力提供了汽车做圆周运动的向心力 圆周
3、运动的物体 , 受到的合力突然消失或不足以提供圆周运动所需的向心力时 , 物体将做 离心 运动 . 例如 , 人放手或减小拉力后 , 物体将向外飞出 , 做离心运动 探究一 探究二 探究一 汽车过凸凹形路面 内容 项目 汽车过凸形路面 汽车过凹形路面 向心力 支持力与重力的 合力提供向心力 支持力与重力的 合力提供向心力 方程 N= m g = N= m g - 当 v= , N= 0 N= m g + 【例 1 】 一辆汽车匀速通过半径为 R 的圆弧形拱桥 , 关于汽车的受力情况 ,下列说法中正确的是 ( ) 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
4、不断发生变化 , 总是小于汽车所受的重力 C. 在上升过程汽车的牵引力不发生变化 D. 在上升过程汽车的牵引力逐渐变小 解析 :汽车受重力 路面对汽车的支持力 N 、路面对汽车的牵引力F ( 暂且不考虑汽车运动过程中受到的阻力 ), 如图所示 ,设汽车所在位置路面切线与水平面所夹的角为 . 探究一 探究二 汽车运行速率大小不变 ,沿轨迹切线方向 合力为零 ,所以 F - mg s = 0 ,即 F = mg s . 汽车在到达最高点之前 , 角不断减小 ,由上式可见 ,汽车的牵引力不断减小 ,所以选项 C 不正确 ,选项 D 正确 . 在沿着半径的方向上 ,汽车有向心加速度 ,由牛顿第二定律得
5、 mg c o s - N= 2, N = mg co s - 2. 可见 ,路面对汽车的支持力 N 随 减小而增大 ,当到达顶端时 = 0 , N = 2达到最大 , N 所以选项 A 不正确 ,选项 B 正确 . 答案 : 探究一 探究二 探究一 探究二 题后反思 :汽车做匀速圆周运动时 ,在 任意位置其合力都指向圆心 ,即 “ 切向平衡 ”“ 法向有向心加速度 ”. 探究一 探究二 探究二 常见的离心运动 项目 实物图 原理图 现象及结论 洗衣机 脱水筒 当水滴受到物体的附着力 即F m 2r, 水滴做离心运动 汽车在 水平路 面上 转弯 当最大静摩擦力不足以提供向心力时 , 即 fm
6、a x 汽车做离心运动 用离心机 把体温计 的水银甩 回玻璃 泡中 当离心机快速旋转时 , 缩口处对水银柱的阻力不足以提供向心力时 , 水银柱做离心运动进入玻璃泡内 【例 2 】 汽车在水平地面上转弯 , 地面对车的摩擦力已达到最大值 若使车在地面转弯时仍不打滑 , 汽车的转弯半径应 ( ) A. 增大到原来的二倍 B. 减小到原来的一半 C. 增大到原来的四倍 D. 减小到原来的四分之一 解析 :根据 fm a x=F 向 =m2,当 v 增大到原来的二倍时 ,要保证仍不打滑 ,半径要增加为原来的四倍 . 答案 : C 探究一 探究二 1 如图所示 , 飞机在飞行时 , 空气对飞机产生了一个
7、向上的升力 , 如果飞机在一个半径为 R 的水平面内的轨道上匀速飞行 , 下列说法正确的是 ( ) A. 飞机的重力与升力的合力为零 B. 飞机受到重力、升力、牵引力和空气阻力作用 , 其合力为零 C. 飞机受到重力、升力、牵引力、空气阻力和向心力作用 D. 飞机所受空气的升力沿斜向上方且偏向圆心一侧 解析 :飞机在竖直方向上受力平衡 ,水平方向上需要向心力 ,因此升力的竖直分力大小等于重力 ,水平分力提供向心力 ,即合力不能为零 ,故 A 、 B 、 C 错 , 答案 : D 1 2 3 4 5 2 如图所示 , 一质量为 m 的物块 , 在细线的拉力作用下 , 沿较大的光滑平面做匀速圆周运
8、动 , 当细线突然断裂时 ( ) A. 将沿切线方向匀速直线飞出 B. 将 做靠近圆心的曲线运动 C. 将做远离圆心的曲线运动 D. 沿断裂时细线的方向向外匀速飞出 解析 :根据题意 ,细线断裂后 ,物块所受合力为零 ,将沿速度的方向做匀速直线运动 正确 , B 、 C 、 D 错误 . 答案 : A 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 3 如图所示 , 一汽车以一定的速度通过凸形路面的最高点 , 下列说法正确的是( ) A. 汽车对路面的压力大于汽车的重力 B. 汽车对路面的压力小于汽车的重力 C. 汽车的速度越大 , 对路面的压力越小 D. 汽车的速度越大 , 对路面的压力越大 解析
9、:此时汽车在竖直方向上受重力和支持力作用 ,由牛顿第二定律可得 N = m2, N = m2,由牛顿第三定律 ,支持力与压力等大 ,故压力小于重力 , A 错误 , B 正确 ;速度越大 ,压力越小 , D 错误 , C 正确 . 答案 : 4 如图所示 , 在倾角为 = 30 的光滑斜面上 , 有一根长为 L= 0 . 8m 的细绳 , 一端固定在 O 点 , 另一端系一质量为 m= 0 . 2 k g 的小球 , 沿斜面做圆周运动 , 若要小球能通过最高点 A , g 取 1 0 m /则小球在最高点 A 的最小速度是 ( ) A.2 m /s 10 m /s 5 m /s 2 m /s
10、解析 :小球通过最高点时 绳的拉力为 T ,则 T+ mg s =m2,当 T= 0 时 , 设为 vA vA = 10 0 . 8 12m /s = 2 m /s , A 正确 . 答案 : A 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 5 小金属球质量为 m , 用长 L 的轻悬线固定于 O 点 , 在 O 点的正下方2处钉有一颗钉子 P , 把悬线沿水平方向拉直 , 如图所示 , 若无初速度释放小球 , 当悬线碰到钉子后的瞬间 ( 设悬线没有断 )( ) A. 小球的角速度突然增大 B. 小球的线速度突然减小到零 C. 小球的向心加速度突然增大 D. 小球 受到的拉力突然增大 解析 :由题意知 ,当悬线运动到与钉子相碰时 ,悬线竖直 ,小球在水平方向上不受作用力 ,线速度大小不变 ,但半径突然变小 ,由 =知 , 突然变大 ,由a= 2知 , a 也突然变大 ,选项 A 、 C 正确 - m 2知 T= m 2, r 减小 , T 增大 ,故 D 正确 . 答案 : 1 2 3 4 5
