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1、中中的的圆圆周周活活生生运运动动分分析析 高一物理组高一物理组2011、3、15必修必修2第五章第第五章第6节节学习基础学习基础物体要受到指向圆心的向心力物体要受到指向圆心的向心力o向心力的特点向心力的特点n方向：总是指向圆心方向：总是指向圆心n大小：大小：最重要rmgF静静FNOOFTmgF合合Madeby LivenmgFNrF静静圆圆锥锥摆摆转盘转盘滚滚筒筒经典模型经典模型优化学习优化学习P23、24汽车转弯汽车转弯OmgFNFf提供向心力提供向心力受力分析受力分析FfFf飞机转弯飞机转弯: :模拟与感受模拟与感受GNFnGNFn自行车转弯自行车转弯火车轨道的特殊性水平弯道弊端分析： 火
2、车质量太大，靠这种办法得到向心力，轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损。向心力的来源 由外侧轨道对车轮轮 缘的挤压力F提供,F=FFNG研究与讨论1、请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道？实际火车与轨道设计中，实际火车与轨道设计中，利用轮缘可增加小部分的向心力；利用轮缘可增加小部分的向心力；垫高外轨可增加较多的向心力。垫高外轨可增加较多的向心力。2、最佳方案 火车转弯时，外轨 道应该适当垫高.目的使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，即向心力完全由重力与支持力的合力提供。GNF求这个速度。研究与讨论3、若火车速度与设计速度不同会怎样？(1)速度过大时(2)(2)过小时FNGF实
3、例分析二实例分析二:汽车过拱桥汽车过拱桥竖直面内的圆周运动竖直面内的圆周运动黄石长江大桥黄石长江大桥思考题:为什么生活中的桥大部分是而不是呢?凸桥凸桥 PK 凹桥凹桥GFNvvFNG思考与讨论如果我们以凸形桥为例的话如果我们以凸形桥为例的话, ,假如车的速度特别大的话假如车的速度特别大的话, ,车将会怎样呢车将会怎样呢? ?思考与讨论：思考与讨论： 地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一是地球的半径。会不会出现这样的情况
4、：速度大到一是地球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一是地球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？椅之间的压力是多少？椅之间的压力是多少？椅之间的压力是多少？mgFN根据牛顿根据牛顿第二定律第二定律： oF=mFmF 时时, 杆儿对小球是拉力杆儿对小球是拉力.当速度当速度V 时时, 杆儿对小球是支持力杆儿对小球是支持力.当速度当速度V= 时时, 杆儿对小球无作用力杆儿对小球无作用力.mg
5、FNF 例例6、如如图所示，所示，质量量为m的小球在的小球在竖直平面内的光直平面内的光滑滑圆轨道上做道上做圆周运周运动圆半径半径为R，小球，小球经过圆环最高最高点点时刚好不脱离好不脱离圆轨则其通其通过最高点最高点时（ ）A小球小球对圆环的的压力大小等于力大小等于mgB小球受到的向心力等于重力小球受到的向心力等于重力 C小球的小球的线速度大小等于速度大小等于 D小球的向心加速度大小等于小球的向心加速度大小等于gBCD 例例7、如、如图所示，所示，质量可以不量可以不计的的细杆的一端固定杆的一端固定着一个着一个质量量为m的小球，另一端能的小球，另一端能绕光滑的水平光滑的水平轴O转动。让小球在小球在竖
6、直平面内直平面内绕轴O做半径做半径为 的圆周运的圆周运动，小球通过最高点时的线速度大小为动，小球通过最高点时的线速度大小为v。下列说法中。下列说法中正确的是正确的是( ) A、v不能小于不能小于B、v 时，小球与，小球与细杆之杆之间无无弹力作用力作用时，小球与，小球与细杆之杆之间的的弹力随力随v增大而增大增大而增大C、v大于大于时，小球与，小球与细杆之杆之间的的弹力随力随v减小而增大减小而增大D、v小于小于BCD讨论：讨论：物做近心运动物做近心运动 绳和内轨模型绳和内轨模型：mgFNv 绳绳杆杆圆管圆管 m的受力情况的受力情况 最高点最高点A的速度的速度 重力、重力、绳的拉力绳的拉力AOmBL
7、重力、杆的拉重力、杆的拉力或支持力力或支持力AOmBR重力、外管壁重力、外管壁的支持力或内的支持力或内管壁的支持力管壁的支持力小结：竖直平面内的变速圆周运动小结：竖直平面内的变速圆周运动AOmBL如图所示，光滑圆盘中心有一个小孔，用细绳穿过小孔，两端各系一小球AB，AB等质量，盘上的小球A做半径为r=20cm的匀速圆周运动，要保持B球静止，A球的角速度多大？=？FmgF解：隔离解：隔离A A，据，据 牛二律牛二律 F= m2r 隔离隔离B B， F = mg 联立解得联立解得=(Rad/s)r=0.2连接体问题细绳一段系一质量为M=0.6千克,的物体,静止在水平面上,另一端通过光滑小孔吊着质量
8、m=0.3千克的物体,M的中心距圆孔0.2米,已知M与水平面间的最大静摩擦力是2牛,现使此平面绕中心轴线转动,问在什么范围内m会处于静止状态 =？FmgF解：研解：研A A即将向圆心滑动状态，据牛二律即将向圆心滑动状态，据牛二律 F= 隔离隔离B B， F = mg r=0.2三圆周运动2-圆周运动动力学-连接体问题Mga1Nf联得研研A A即将背离圆心滑动状态，据牛二律即将背离圆心滑动状态，据牛二律=？FFMgaNfmg F= 隔离隔离B B， F = mg 联得轻杆长L=1m,其两端各连接质量为1kg的小球，杆可绕距B端0.2m处的轴o在竖直面内自由转动，轻杆由水平静止转至竖直方向，A球在
9、最低点时的速度大小为4m/s，求此时B球对杆的作用力oABBAVA=4VBrA=0.8rB=0.2mgFB研研B B最高点，据牛二律最高点，据牛二律 mg+FB= m2rB解解 AB AB在同一个物体上同一时刻在同一个物体上同一时刻相同相同 在B通过最高点时FB= m2rB mg= 1520.2 110=5牛牛由题意，由题意，OBOB杆对杆对B B球作用力方向向上球作用力方向向上据牛三律据牛三律 B B球对球对OBOB杆作用力向下，大小为杆作用力向下，大小为5N5N=三圆周运动2-圆周运动动力学-连接体问题如图所示，质量为m的AB两个物体，用细绳悬着，跨过固定在圆盘中央光滑的定滑轮，物体A据转
10、盘中心R,与转盘的最大静摩擦因数为（1），为使A相对于转盘静止，则转盘的角速度取值范围多大？FmgF利用程序法程序法判定未知的临界状态临界状态1=？2=？f？若盘不转即=0物体A能否相对于盘静止？FmgFfmgFFmgFFfAOB8如图所示，长为2L的轻杆，两端各固定一小球，A球质量为m1，B球质量m2。过杆的中点O有一水平光滑固定轴，杆可绕轴在竖直平面内转动。当转动到竖直位置且A球在上端、B球在下端时杆的角速度为，此时杆对转轴的作用力为零，则A、B小球的质量之比为（ ）A 1：1 D汽车转弯汽车转弯28如图所示，是从一辆在水平公路上行驶着的汽车后方拍摄的汽车后轮照片。从照片来看，汽车此时正在( ) A直线前进 B向右转弯C向左转弯 D不能判断经公安部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图如图所示根据图示作出以下判断，你认为正确的是（ ） A汽车在拐弯时发生侧翻是因为车作离心运动 B汽车在拐弯时发生侧翻是因为车作向心运动 C公路在设计上可能内（东）高外（西）低D公路在设计上可能外（西）高内（东）低经公安部门和交通部门协力调查，画出的现场示意图如图所示：公路在设计上内（东）高外（西）低
