生活中的圆周运动(2)PPT课件

求解圆周运动问题的思路
(1)根据题意,确定物体做圆周运动
的平面、半径和圆心;
(2)对物体进行受理分析,找出向心
力; F指向圆心 -F背离圆心 =F向心
(3)根据牛顿运动定律,列出运动方
程。 F指向圆心 -F背离圆心 =F向心 =m
v2 r
或m
2
r或m
2
T
2
r
小结：
提供物体做圆
周运动的向心 力(受力分析)
从"供""需"两方面研究做圆周运动的物体
实例研究（一）汽车转弯
汽车在水平地面上转弯是什么 力提供向心力的呢?
FN
Ff
O
mg
实例研究（二）火车转弯
最佳设计方案
θ较小时tanθ=sinθ
FN
由力的关系得: F tan
mg
由向心力公式得: F m v2 R
由几何关系得: h sin
l h
F
θ
比较三种桥面受力的情况
FN
G FN
m v2 r
G
FN
FN
G
v2 m
r
G
FN
FN = G
G
实例研究（四）离心现象
做匀速圆周运动的物体,由于惯性总有沿切线方向飞 去的倾向,在合外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,做逐渐远离圆心的离心运动;当合 外力大于物体做圆周运动所需的向心力时,物体做离圆心 越来越近的向心运动;只有当合外力等于所需的向心力时, 物体才可能做匀速圆周运动。
m
v2
F合 mr2r
物体做圆周
运动所需
m
2
T
2
r
要的向心力
当"供""需"平衡时,物体
做圆周运动。
作业： 1、自制一个水流星并实验体会 2、完善导学案 3、完成课后练习
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的 ，所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
则 mg+ FN2 =mv22/R 得 FN2 =4.4 N
由牛顿第三定律,球对杆的作用力分别为 :(1)对杆1.6N向下的压力;(2)对杆4.4N向 上的拉力。
本节知识点归纳： • 1、汽车转弯问题 • 2、火车转弯问题 • 3、汽车过桥问题 • 4、离心向心现象 • 5、竖直平面内绳类、杆类问题
竖直平面内的变速圆周运动
模型图
m的受力 情况
最高点A 的速度
绳
mA L
O
B
杆
mA L
O
B
重力、 绳的拉力
重力、杆的拉 力或支持力
vA gL
vA 0
圆管
mA R
O
B
重力、外管壁 的支持力或内 管壁的支持力
vA 0
练习:长L=0.5 m、质量可忽略的杆，其一端固
定于O点，另一端连有质量m=0.2 kg的小球，它 绕O点做竖直平面内的圆周运动，当通过最高点 时，如图所示.求下列情况下球所受到的力（计 算出大小，并说明是拉力还是支持力）
gr时，FN
m
v2 r
mg
(2)当v gr时，FN 0
(3)当v gr时，物做近心运动
v
FN mg
轨道提供支 持力,绳子提
供拉力。
例题：如图所示，用长为L的细绳拴着质量为m的小球在 竖直平面内做圆周运动，则下列说法中正确的是( )
A．小球在圆周最高点时所受的向心力一定为重力 B．小球在最高点时绳子的拉力不可能为零 C．若小球刚好能在竖直平面内做圆周运动，则其在最 高点的速率为 gL D．小球过最低点时绳子的拉力一定大于小球重力
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
g=10m/s2 (1)A的速率为1.0m/s (2)A的速率为4.0m/s
解：先求出杆的弹力为0的速率v0
mg=mv02/R v02=gR=5 v0=2.24 m/s
(1) v1=1m/s< v0 球应受到杆向上的 支持力N1 :
mg-FN1=mv12/R 得: FN1 =1.6 N
(2) v2=4m/s > v0 球应受到杆向下的拉力N2:
生活中的圆周运动
高一年级 李靖华
第八节 生活中的圆周运动
基 1.能定性分析火车外轨比内轨高的原因。 本 2.能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题 要 3.知道离心运动及其产生条件,了解离心运动的应用和防止。 求 4.能定量分析竖直平面内的线类、杆类问题、轨道问题。
发 1.知道牛顿第二定律是分析生活中圆周运动的基本规律。 展 2.进一步领会力与惯性对物体运动状态变化所起的作用。 要 3.逐步养成用物理知识分析生活和生产实际问题的习惯。 求
答案：选CD.
FN
② 杆儿和管状轨道模型 当FN mg时 v
能过最高点的临界条件: v临界＝0
FN mg
讨论
当速度v > gr 时, 杆儿对小球是拉力;
FN
mg
m
v2 r
当速度v < gr 时, 杆儿对小球是支持力;
mg FN
m v2 r
当速度v = gr 时, 杆儿对小球无作用力。
FN=0
杆既可 以提供 拉力,也 可以提 供支持 力。
"供""需"是否平衡决定物体做何种运动
F拉=0 F拉<mω2r
F拉>mω2r
o
F拉=mω2r
过 山 车
思考:过山车为什么在最高点也不会掉下来?
实例研究（五）
竖直平面内的绳类、杆类问题
理论研究
① 绳和内轨模型
最高点：FN
mg
m
v2 r
当FN＝0时，mg
Байду номын сангаас
m
v2 r
v临＝ gr vmin
讨论
(1)当v＞
说 明
1.不要求对离心运动进行定量计算。 2.不要求对火车转弯有侧力情况下通过列方程进行定量计算。 3.不要求分析与计算两个物体联结在一起做圆周运动时的问题
向心力公式的理解
提供物体做匀 速圆周运动的 力(受力分析)
F合 =
mmvr22r
m
2
T
2
r
物体做匀速 圆周运动所
需的力
"供需"平衡 物体做匀速圆周运动
mg
研究与讨论
若火车速度与设计速度不同会怎样?
需要轮缘提供额外的弹力满足向
心过外力侧大的时轨需：道求与轮之间F有+弹F力NF mmvrv2 2 r
过小时：
F -FN
m v2 r
外侧 θ
mg
内侧轨道与轮之间有弹力
FN
F 内侧
实例研究（三）汽车过桥
1、汽车过拱桥
质量为m 的汽车以恒定的速率v通过半径为 r的拱桥,如图所示,求汽车在桥顶时对路面 的压力是多大?