高中物理第二章匀速圆周运动3圆周运动的实例分析省公开课一等奖新名师优质课获奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,曲线运动,(Curvilinear motion),单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,2.3,圆周运动,实 例 分 析,分析方法以下：,A,、找,圆心,，定,半径,(,找轨道面,),即确定,F,向心力,方向,B,、分析物体,受力,情况,C,、列方程和解方程。,1/44,【,复习巩固,】,请分析以下匀速圆周运动向心力起源。,2/44,赛道设计,3/44,汽车在倾斜路面上转弯,汽车在水平路面上转弯,实例分析：,弯道要求速度取决于弯道半径和倾角,弯道要求速度取决于弯道半径和路面粗糙程度,4/44,实例,分析一,、火车转弯：,火车在平直轨道上匀速行驶时，所受协力等于,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向心力呢？,5/44,c,：因为该弹力是由轮缘和外轨挤压产生，且因为火车质量很大，故轮缘和外轨间相互作用力很大，易损坏铁轨。,1,、内外轨道一样高时,G,F,N,F,a,：此时火车车轮受三个力：,重力,、,支持力,、外轨对轮缘,弹力,。,b,：外轨对轮缘弹力,F,提供,向心力,。,6/44,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,=mv,2,/R,F,向,=F,合,mv,2,/R=mg(h/L),则,h=v,2,L/gR,或,v=,依据转弯处轨道半径,R,和要求行驶速度,v,，适当选择内外轨高度差,h,，使转弯时所需要向心力完全由重力,G,和支持力,N,协力来提供。设转弯处轨道与水平面夹角为,。,h,是内外轨高度差，,L,是轨距,7/44,当,h,、,L,一定，,v,0,=,时火车转弯所需向心力恰好由重力和支持力协力提供，车轮对铁轨侧压力恰好为零。,当,vv,0,时，因为火车有离心运动趋势，对外轨有挤压作用，外轨对车轮提供侧压力。,当vv,0,时，因为,Mg,、,F,N,提供向心力过大，车轮挤压内轨，侧压力由内轨提供。,8/44,实例分析二,、,汽车过拱桥,竖直面内圆周运动,黄石长江大桥,9/44,思索题:,为何生活中桥大部分是,凸形桥,而不是,凹形桥,呢,?,10/44,只要求掌握,最高点,最低点,1,、,2,3,、,实例分析二,、,汽车过拱桥,11/44,G,N,找,圆心,定,半径,受力分析找向心力起源,，,列方程,求解,圆心,0,F,向心力,F,向心力,=F,合,=G-N,N=G-,注意,：,公式中V,是,汽车过桥顶时,瞬时速度,12/44,G,N,圆心,0,F,向心力,F,向心力,=F,合,=N-G,N=G+,注意,：,公式中V,是,汽车过桥底时,瞬时速度,13/44,但,假如,桥,面,是水平，可认为圆心在无穷远处，r为无穷大。,N=G,14/44,比较三种桥面受力情况,N=G,15/44,试讨论下面情况中，汽车行驶速度越大，汽车对桥压力怎样改变；当汽车速度不停增大时，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：,当,汽车飞出去了。,16/44,超重,失重,比如:荡秋千,飞机转弯飞行员对坐垫压力,17/44,三：航天器中失重现象,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向心力F=mv,2,/R,所以处于失重状态,即：,Mg=mv,2,/R,由此能够得出,：,v=(Rg),1/2,18/44,做圆周运动物体，因为本身,惯性,，总有沿着圆周切线方向飞去倾向,.,当F,合,=0时，物体沿切线方向飞出,关于向心、圆周、离心运动,19/44,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力,需,物体做匀速圆周运动所需力,F=,匀速圆周运动,F,向心运动,20/44,练习,1,、以下说法正确是,(),A,、作匀速圆周运动物体，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,、作离心运动物体，是因为受到离心力作用缘故,B,21/44,2,、以下属于离心现象应用是（）,A,、水平抛出去物体，做平抛运动,B,、链球运动员加速旋转到一定速度后将链球抛开,C,、离心干燥器使衣物干燥,D、锤头松了，将锤柄在石头上磕,几,下就能够把柄安牢,练习,B C,22/44,3,、为了预防汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”现象，能够：,(),a,、增大汽车转弯时速度,b,、减小汽车转弯时速度,c,、增大汽车与路面间摩擦,d,、减小汽车与路面间摩擦,练习,b,、,d,23/44,4,、以下说法中错误有A,、提升洗衣机脱水筒转速，能够使衣服甩得更干,B,、转动带有雨水雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心,C,、为了预防发生事故，高速转动砂轮、飞轮等不能超出允许最大转速,D,、离心水泵利用了离心运动原理,练习,B,24/44,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,设水质量为m，杯子运动到最高点时速率为v，绳长为r则有：,F,向,=,N+mg=mv,2,/r,解：,N0 v,25/44,过山车,结论：,物体分离临界条件是：,N=0,26/44,思索题？,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？向心力与倾斜度相关吗？有何关系？,解答：,由地面对车静摩擦力提供,相关系，,倾斜度越大，,向心力越大,27/44,例、一辆汽车,m=2.0,10,3,kg,在水平公路上行驶，经过半径,r=50m,弯路时，假如车速度,v=72km/h,，这辆汽车会不会发生事故？已知轮胎与路面间最大静摩擦力,f,m,=1.4,10,4,N,。,解：这辆汽车经过弯路时所需向心力,据题意，最大静摩擦力只为,1.4,10,4,N,，所以汽车会发生事故,28/44,匀速圆周运动实例分析,方法小结,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状态，进行详细,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坐标，据向心力公式,列方程,。,解方程，对结果进行必要,讨论,。,利用向心力公式解题步骤：,29/44,飞机转弯,:,G,N,F,n,圆周运动,(Circular motion),30/44,圆,周,运,动,实 例 分 析,分析方法以下：,A,、找,圆心,，定,半径,(,找轨道面,),即确定,F,向心力,方向,B,、分析物体,受力,情况,C,、列方程和解方程。,31/44,实例,3,:,绳球模型：,如图所表示，一质量为m小球，用长为,L,细绳系住，使其在竖直面内作圆周运动。,mg,O,(1),小球做是什么运动？,(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，必须满足条件是什么？,32/44,如图所表示，一质量为,m,小球，用长为,L,细绳系住，使其在竖直面内作圆周运动。,mg,O,(1),若过小球,恰好,能经过最高点，则小球在最高点和最低点速度分别是多少？小球受力情况分别怎样？,(2),若小球在最低点受到绳子拉力为,10,mg,，则小球在最高点速度及受到绳子拉力是多少？,33/44,实例,4:,轨道与球：,如图所表示，一质量为,m,小球，在半径为,R,光滑轨道上，使其在竖直面内作圆周运动。,mg,O,轨道,(1),小球做是什么运动？,(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，必须满足条件是什么？,34/44,如图所表示，一质量为,m,小球，在半径为,R,光滑轨道上，使其在竖直面内作圆周运动,.,mg,O,轨道,(1),若小球,恰好,能经过最高点，则小球在最高点和最低点速度分别是多少？小球受力情况分别怎样？,(2),若小球在最低点受到轨道弹力为,8,mg,，则小球在最高点速度及受到轨道弹力是多少？,35/44,实例,5,:,轻杆与球：,如图所表示，一质量为m小球，用长为,L,轻杆固定住，使其在竖直面内作圆周运动。,mg,O,N,(1),小球做是什么运动？,(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，必须满足条件是什么？,36/44,如图所表示，一质量为,m,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,能经过最高点，则小球在最高点和最低点速度分别是多少？小球受力情况分别怎样？,(2),若小球在最低点受到杆子拉力为,5.5,mg,，则小球在最高点速度及受到杆子力是多少？,mg,O,N,37/44,拓 展,如图所表示，一质量为,m,小球，用长为,L,轻杆固定住，使其在竖直面内作圆周运动,.,若小球经过最高点时，小球恰不受杆作用力，则小球在最高点速度是多少？,mg,O,N,38/44,拓 展,mg,O,N,39/44,实例,6,:,管道与球：,如图所表示，一质量为m小球，放在一个内壁光滑封闭管内，使其在竖直面内作圆周运动.,mg,O,N,R,(1),小球做是什么运动？,(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，必须满足条件是什么？,40/44,如图所表示，一质量为,m,小球，放在一个内壁光滑封闭管内，使其在竖直面内作圆周运动,.,mg,O,N,R,(1),若小球恰好能经过最高点，则小球在最高点速度是多少？小球受力情况分别怎样？,(2),若小球在最低点受到管道力为,6,mg,，则小球在最高点速度及受到管道力是多少？,41/44,“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主要关系？,机械能守恒,(2),小球能在竖直面内做圆周运动条件是什么？,小球在最高点时速度不为,0,42/44,mg,O,mg,O,N,竖直平面内圆周运动临界问题：因为物体在竖直平面内做圆周运动依靠物（绳、轻杆、轨道、管道等）不一样，所以物体恰好经过最高点时临界条件不一样,.,mg,O,N,绳,杆,mg,O,轨道,管道,可见，物体在最高点最小速度决定于物体在最高点受最小合外力，不一样情况下最小合外力决定了不一样情况下最小速度,.,43/44,匀速圆周运动实例分析,方法小结,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状态，进行详细,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坐标，据向心力公式,列方程,。,解方程，对结果进行必要,讨论,。,利用向心力公式解题步骤：,44/44,