《江苏省淮安市范集中学高中物理 第五章 圆周运动课课件 新人教版必修2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《江苏省淮安市范集中学高中物理 第五章 圆周运动课课件 新人教版必修2（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、复复 习习 课课讨论讨论1：对圆周运动的几个概念理解对圆周运动的几个概念理解1、v v、T T、f f、r r的关系如何？的关系如何？2、区分、区分与与n n的关系的关系3、向心力和向心加速度的理解、向心力和向心加速度的理解F F向心向心= mvmv2 2/r/r = mr mr2 2=mvmv a a向心向心= v v2 2/r/r=r r2 2=v v方向：方向：指向圆心指向圆心物理意义或作用效果：物理意义或作用效果：只改变速度的方向只改变速度的方向v v= =r r=2=2r/Tr/T=2=2/T=2/T=2f f：rad/s rad/s n n ：r/s r/s =2=2n n大小：大
2、小：典型问题典型问题1共轴或共线转动问题共轴或共线转动问题共轴：角速度相同共轴：角速度相同共线：线速度大小相同共线：线速度大小相同结论结论A AB BC CO O1 1O O2 2讨论讨论2做圆周运动的物体所受合外力做圆周运动的物体所受合外力一定指向圆心吗？其所受的向心力一定指向圆心吗？其所受的向心力如何产生？如何产生？F典型问题典型问题2向心力的加深理解向心力的加深理解、向心力是按效果命名的力。、向心力是按效果命名的力。、向心力可以由某一个力提供，也可以、向心力可以由某一个力提供，也可以由几个力的合力提供，还可以由某一个力由几个力的合力提供，还可以由某一个力的分力提供。的分力提供。、向心力永
3、远不做功。、向心力永远不做功。、变速、变速圆周运动圆周运动的合外力的合外力不一定不一定指指向向圆心圆心练习练习2 如图所示，水平转台上放着如图所示，水平转台上放着A、B、C三物，质量三物，质量分别为分别为2m、m、m，离转轴距离分别为，离转轴距离分别为R、R、2R，与转台动摩擦因数相同，转台旋转时，下列说法正，与转台动摩擦因数相同，转台旋转时，下列说法正确的是：（确的是：（ ） A若三物均未滑动，若三物均未滑动，C物向心加速度最大物向心加速度最大 B若三物均未滑动，若三物均未滑动，B物受摩擦力最大物受摩擦力最大 C转速增加，转速增加，A物比物比B物先滑动物先滑动 D转速增加，转速增加，C物先滑
4、动物先滑动A向心力的计算向心力的计算1.1.确定研究对象运动的轨道平面和圆心确定研究对象运动的轨道平面和圆心 的位置的位置2.2.受力分析受力分析, ,作出受力图作出受力图3 3. .找出这些力指向圆心方向的合外力，找出这些力指向圆心方向的合外力， 根据牛顿第二定律列式求解根据牛顿第二定律列式求解分析向心力来源的步骤是分析向心力来源的步骤是:Ah+vrrv飞机转弯飞机转弯: :GNFn车辆转弯车辆转弯（1）自行车（或摩托车）转弯）自行车（或摩托车）转弯我们在骑自行车转弯时，有向外滑出的我们在骑自行车转弯时，有向外滑出的趋势，地面对自行车有指向内侧的静摩趋势，地面对自行车有指向内侧的静摩擦力擦力
5、F1，这个静摩擦力提供自行车转弯，这个静摩擦力提供自行车转弯时所需的向心力。时所需的向心力。根据向心力公式有根据向心力公式有从公式中可以看出，转弯时所需的向心力与从公式中可以看出，转弯时所需的向心力与转弯时的速率及半径有关，如果转弯时的速转弯时的速率及半径有关，如果转弯时的速率过大，静摩擦力则不能满足转弯需要率过大，静摩擦力则不能满足转弯需要思考：摩托车转弯时车身为什么要适当思考：摩托车转弯时车身为什么要适当倾斜？倾斜？ 2)摩托车转弯摩托车转弯摩托车转弯摩托车转弯: :（3）汽车转弯）汽车转弯在水平路面上转弯在水平路面上转弯汽车在水平路面上转弯时的向心力汽车在水平路面上转弯时的向心力也来源于
6、地面的静摩擦力，根据向心也来源于地面的静摩擦力，根据向心力公式有力公式有转弯时所需的向心力与转弯时的速率转弯时所需的向心力与转弯时的速率及半径有关，如果转弯时的速率过大，及半径有关，如果转弯时的速率过大，静摩擦力则不能满足转弯需要静摩擦力则不能满足转弯需要车受重力车受重力车受重力车受重力mgmg及路面的弹力及路面的弹力及路面的弹力及路面的弹力F FN N作用作用作用作用这两个力的合力这两个力的合力这两个力的合力这两个力的合力F F水平并指向水平并指向水平并指向水平并指向圆周弯道的圆心，充当向心力，圆周弯道的圆心，充当向心力，圆周弯道的圆心，充当向心力，圆周弯道的圆心，充当向心力，由图可知由图可
7、知由图可知由图可知:F:Fmgtanmgtan依据牛顿第二定律有依据牛顿第二定律有依据牛顿第二定律有依据牛顿第二定律有mgtan生生活活中中的的圆圆周周运运动动圆周运动(Circularmotion)铁路的弯道铁路的弯道火车车轮的构造火车车轮的构造火车车轮有火车车轮有突出的轮缘突出的轮缘FNFG铁路的弯道铁路的弯道生生活活中中的的圆圆周周运运动动圆周运动(Circularmotion)(1)内外轨道一样高时转弯火车车轮受三个力：火车车轮受三个力：重力、支持力、外重力、支持力、外轨对轮缘的弹力轨对轮缘的弹力.外轨对轮缘的弹力外轨对轮缘的弹力F提供向心力提供向心力F=F向向怎么办怎么办? ?铁路的
8、弯道铁路的弯道生生活活中中的的圆圆周周运运动动圆周运动(Circularmotion)(2)外轨高内轨低时转弯hh、rr越大越大越大越大,火车转火车转火车转火车转弯越安全弯越安全弯越安全弯越安全GFnNhL此为火车转此为火车转变时的安全变时的安全速度速度r思考思考:(1)如果如果v行驶行驶v安全安全,情况如何情况如何?(2)如果如果v行驶行驶v0时：时：当当vgRgRF FN2N2实际实际问题问题变化变化模型模型 车过拱桥车过拱桥V0内内外外轨轨不受力不受力V0=gRgR支持力支持力V0gRgR拓展与思变拓展与思变（物理班掌握）（物理班掌握）与电场的综合与电场的综合O O+ +E E临界：临界
9、：(Eq （g-Eq/mg-Eq/m）R RG GEqEqO O+ +E EG GEqEq临界：临界：(Eqmg)V0 （Eq/m-gEq/m-g）R RO O+ +E EG GEqEqF F合合临界：临界：练习练习6（全国卷四全国卷四）如图所示，轻杆的一端有一）如图所示，轻杆的一端有一个小球，另一端有光滑的固定轴个小球，另一端有光滑的固定轴O，现给球，现给球一初速度，使球和杆一起绕一初速度，使球和杆一起绕O轴在竖直面内轴在竖直面内转动，不计空气阻力，用转动，不计空气阻力，用F表示球到达最高表示球到达最高点时杆对小球的作用力，则点时杆对小球的作用力，则F（ ）A A一定是拉力一定是拉力B B一
10、定是推力一定是推力 C C一定等于零一定等于零 D D可能是拉力，可能是拉力，可能是推力，也可能等于零可能是推力，也可能等于零O OD练习练习7用钢管做成半径为用钢管做成半径为R=0.5m的光滑圆环（管径远小的光滑圆环（管径远小于于R）竖直放置，一小球（可看作质点直径略小于管径）竖直放置，一小球（可看作质点直径略小于管径）质量为质量为m=0.2kg在环内做圆周运动，求在环内做圆周运动，求:小球通过最高点小球通过最高点A时，下列两种情况下球对管壁的作用力时，下列两种情况下球对管壁的作用力.取取g=10m/s2(1)A的速率为的速率为1.0m/s(2)A的速率为的速率为4.0m/s（物理班掌握）（
11、物理班掌握）解解：AOm先求出杆的弹力为先求出杆的弹力为0的速率的速率v0mg=mv02/lv02=gl=5v0=2.25 m/s(1)v1=1m/sv0球应受到外壁向下的支持力球应受到外壁向下的支持力N2如图示：如图示：AOmN2mg则则mg+N2=mv22/l得得N2=4.4N由牛顿第三定律，球对管壁的作用力分别由牛顿第三定律，球对管壁的作用力分别为为(1)对内壁对内壁1.6N向下的压力向下的压力(2)对外壁对外壁4.4N向上的压力向上的压力.练练习习8.如如图图所所示示，在在质质量量为为M的的物物体体内内有有光光滑滑的的圆圆形形轨轨道道，有有一一质质量量为为m的的小小球球在在竖竖直直平平
12、面面内内沿沿圆圆轨轨道道做做圆圆周周运运动动，A与与C两两点点分分别别道道的的最最高高点点和和最最低低点点，B、D两两点点与与圆圆心心O在在同同一一水水平平面面上上。在在小小球球运运动动过过程程中中，物物体体M静静止止于于地地面面，则则关关于于物物体体M对对地地面面的的压压力力N和和地地面面对对物物体体M的摩擦力方向，下列正确的说法是的摩擦力方向，下列正确的说法是()A.小球运动到小球运动到B点时，点时，NMg，摩擦力方向向左，摩擦力方向向左B.小球运动到小球运动到B点时，点时，N=Mg，摩擦力方向向右，摩擦力方向向右C.小球运动到小球运动到C点时，点时，N=(M+m)g，地面对，地面对M无摩
13、擦无摩擦D.小球运动到小球运动到D点时，点时，N=(M+m)g，摩擦力方向向右，摩擦力方向向右OABCDM分析：分析：画出各点的受力图如图示：画出各点的受力图如图示：BmgFCmgFDmgFB机械能守恒定律与圆周运动结合机械能守恒定律与圆周运动结合（物理班掌握）（物理班掌握）例例. .如图所示一根长如图所示一根长L L的细绳，固定在的细绳，固定在OO点，绳另一端点，绳另一端系一条质量为系一条质量为mm的小球起初将小球拉至水平于的小球起初将小球拉至水平于A A点点求求 （1 1）小球从）小球从A A点由静止释放后到达最低点点由静止释放后到达最低点CC时的时的速度（速度（2 2）小球摆到最低点时细
14、绳的拉力。）小球摆到最低点时细绳的拉力。解（解（1 1）由机械能守恒有：）由机械能守恒有：mgl=mgl=mvmvCC2 2(2) (2) 在最低点，由向心力公式有在最低点，由向心力公式有T Tmg=mvmg=mv2 2/L/L T=3mg; T=3mg;【练习练习9 9】如图所示，一个光滑的水平轨道如图所示，一个光滑的水平轨道ABAB与光滑的与光滑的圆轨道圆轨道BCDBCD连接，其中图轨道在竖直平面内，半径为连接，其中图轨道在竖直平面内，半径为R R，B B为最低点，为最低点，D D为最高点一个质量为为最高点一个质量为mm的小球以初的小球以初速度速度v v0 0沿沿ABAB运动，刚好能通过最
15、高点运动，刚好能通过最高点D D，则（，则（ ）（物理班掌握）（物理班掌握） A A小球质量越大，所需初速度小球质量越大，所需初速度v v0 0越大越大 B B圆轨道半径越大，所需初速度圆轨道半径越大，所需初速度v v0 0越大越大 CC初速度初速度v v0 0与小球质量与小球质量mm、轨道半径、轨道半径R R无关无关 D.D.小球质量小球质量mm和轨道半径和轨道半径R R同时增大，有可能不用同时增大，有可能不用增大初速度增大初速度v v0 0解析：球通过最高点的最小速度为解析：球通过最高点的最小速度为v v，有，有mg=mvmg=mv2 2/R/R，v=v=这是刚好通过最高点的条件，根据机这
16、是刚好通过最高点的条件，根据机械能守恒，在最低点的速度械能守恒，在最低点的速度v v0 0应满足应满足m vm v0 02 2=mg2R=mg2Rmvmv2 2，v v0 0= =B练练习习10. 10. 一一根根内内壁壁光光滑滑的的细细圆圆管管，形形状状如如下下图图所所示示，放放在在竖竖直直平平面面内内，一一个个小小球球自自A A口口的的正正上上方方高高h h处处自自由由落落下下，第第一一次次小小球球恰恰能能抵抵达达B B点点；第第二二次次落落入入A A口口后后，自自B B口口射射出出，恰恰能能再再进进入入A A口口，则则两两次次小小球球下下落落的的高高度度之比之比h h1 1：h h2 2
17、= _= _hABO4：5练练习习11.一一轻轻绳绳两两端端各各系系一一小小物物体体A A和和B B，且且 mAmB ，跨跨放放在在一一个个光光滑滑的的半半圆圆柱柱体体上上，半半圆圆柱柱体体的的半半径径为为R R，A A、B B刚刚好好贴贴在在圆圆柱柱体体的的截截面面水水平平直直径径两两端端，如如下下图图所所示示，今今让让两两球球由由静静止止释释放放，当当B B到到达达圆圆柱柱体体的的最最高高点点时时，刚刚好好脱脱离离圆圆柱柱体体，试试求求：(1)(1)B B到到最最高点的速度。高点的速度。(2) (2) mA和和mB的比值的比值。（物理班掌握）（物理班掌握）典型问题典型问题4 4练练习习、如
18、如图图所所示示，直直径径为为d的的纸纸制制圆圆筒筒，正正以以角角速速度度绕绕轴轴O匀匀速速转转动动，现现使使枪枪口口对对准准圆圆筒筒，使使子子弹弹沿沿直直径径穿穿过过，若若子子弹弹在在圆圆筒筒旋旋转转不不到到半半周周时时在在筒筒上上留留下下a，b两两弹弹孔孔，已已知知aO与与Ob夹夹角角为为，则则子子弹弹的的速速度为度为.abOd/(-）若题中没有若题中没有“在圆筒不到半周时在圆筒不到半周时”这几个字呢这几个字呢？思考思考：若要使小球与圆筒不相碰，则圆筒转动的角速度是多少？若要使小球与圆筒不相碰，则圆筒转动的角速度是多少？离心运动离心运动1.1.离心运动：离心运动：做匀速圆周运动的物体，在所受
19、合力突然做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然做匀速圆周运动的物体，在所受合力突然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，消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，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。就做逐渐远离圆心的运动。就做逐渐远离圆心的运动。就做逐渐远离圆心的运动。2. 2.物体作离心运动的条件：物体作离心运动的条件：F合合F向心力向心力思考问题？思考问题？F合合=F向心力向心力向心力向心力做什么运动？做什么运动？做什么运动？做什么运动？F合合=0做
20、什么运动？做什么运动？做什么运动？做什么运动？F合合F向心力向心力向心力向心力做什么运动？做什么运动？做什么运动？做什么运动？F合合F向心力向心力向心力向心力做什么运动？做什么运动？做什么运动？做什么运动？圆周圆周近心近心切线切线远离远离典型问题典型问题5 5离心运动离心运动做圆周运动的物体，在所受合外力做圆周运动的物体，在所受合外力消失或不足以提供所需的向心力时，消失或不足以提供所需的向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运就做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动动叫做离心运动3.说明：物体做离心运动的根本原因说明：物体做离心运动的根本原因是是“惯性惯性”造成的造成的4.4.离心运动的应
21、用离心运动的应用1 1）、离心干燥）、离心干燥器器2 2）、洗衣机脱水桶）、洗衣机脱水桶3 3）、用离心机把）、用离心机把体温计的水银柱甩体温计的水银柱甩回下面的液泡内回下面的液泡内4.4.离心运动的应用离心运动的应用4 4）、制作）、制作“棉花棉花”糖糖5.、离心运动的防止：1）、在水平公路上行驶的汽车转弯时、在水平公路上行驶的汽车转弯时F mr2F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。5.、离心运动的防止2、高
22、速转动的砂轮、飞轮等做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有做圆周运动的物体，由于本身的惯性，总有沿着圆周切线方向飞去的倾向沿着圆周切线方向飞去的倾向. .小结小结 当当F=m2r时，物体做匀速圆周运动时，物体做匀速圆周运动当当F= 0时，物体沿切线方向飞出时，物体沿切线方向飞出当当Fm2r时，物体逐渐远离圆心时，物体逐渐远离圆心当当Fm2r时，物体逐渐靠近圆心时，物体逐渐靠近圆心常见的离心干燥器等都是利用离心运动。常见的离心干燥器等都是利用离心运动。向心、圆周、离心运动“供供供供”“”“”“”“需需需需”是否平衡决定物体做何种运动是否平衡决定物体做何种运动是否平衡决定物体做何种运动是否平衡决定物体做何种运动供提供物体做圆提供物体做圆提供物体做圆提供物体做圆周运动的力周运动的力周运动的力周运动的力需物体做匀速圆周物体做匀速圆周物体做匀速圆周物体做匀速圆周运动所需的力运动所需的力运动所需的力运动所需的力F=匀速圆周运动F向心运动
