5-8 生活中的圆周运动（刘）.ppt

从“供”、“需”两方面来进行研究 “供”——分析物体受力，求沿半径方向的合外力； “需”——确定物体轨道，定圆心、找半径、用公式，求出所需向心力； “供”、“需”平衡物体做圆周运动。 ★研究圆周运动的要点： 例、一质量为m的物体，沿半径为R的向下凹的圆形轨道滑行，经过最低点的速度为v，物体与轨道之间的动摩檫因数为μ，则它在最低点时受到的摩檫力为（ ） A、μmg B、μmv2/R C、μm(g+v2/R ) D、μm(g - v2/R ) c 有没有可能做这样的运动？如果可能应满足怎样的条件？ mg FN v 4、杂技演员表演的“水流星”节目，杯子在竖直面内运动到最高点时，杯口朝下，水为什么没有从杯子里洒出？ (1)?当 时，FN＝0 ， 水在杯中刚好不流出； (2)??当 时，FN>0 ， (3) 当 时，FN<0 ，此时水将会流出杯子。 mg FN O mg FN 5、过山车经过最高点时，它的向心力是由什么力提供的？ 讨论： 物做近心运动 ①线和内轨模型： 五.竖直平面内的圆周运动 mg N v 竖直平面内非匀速圆周运动中的临界问题 ⑴在最高点时弹力方向是向下的情况，例如系在绳端的小球，过山车．在最高点有 ． 当FN =0时，v 临界= 能过最高点、因而可作完整的圆运动的条件是 ： v 轨道 v 线绳 mg mg FN FN v 轨道 mg FN v 轨道 mg FN 31. 如图所示，质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆轨道上做圆周运动．圆半径为R，小球经过圆环最高点时刚好不脱离圆轨．则其通过最高点时（ ） A．小球对圆环的压力大小等于mg B．小球受到的向心力等于重力 C．小球的线速度大小等于 D．小球的向心加速度大小等于g BCD 能过最高点的临界条件： ？ v 五.竖直平面内的圆周运动 ②杆和双轨模型 ： 当速度V> 时,杆子对小球是拉力. 当速度V< 时,杆子对小球是支持力. 当速度V= 时,杆子对小球无作用力. mg N F 如图所示，质量可以不计的细杆的一端固定着一个质量为m的小球，另一端能绕光滑的水平轴O转动.让小球在竖直平面内绕轴O做半径为 的圆周运动，小球通过最高点时的线速度大小为v.下列说法中正确的是( ) A.v不能小于 B.v＝ 时，小球与细杆之间无弹力作用 时，小球与细杆之间的弹力随v增大而增大 时，小球与细杆之间的弹力随v减小而增大 C.v大于 D.v小于 BCD 绳 杆 圆管 m的受力情况 最高点A的速度 最低点B的速度 A O m B L 重力、绳的拉力 A O m B L 重力、杆的拉力或支持力 A O m B R 重力、外管壁的支持力或内管壁的支持力 小结：竖直平面内的变速圆周运动 (6)解方程，求未知。 ★ 解决圆周运动问题的一般步骤： (1)确定研究对象，明确它在哪个平面内做圆周运动，找到圆心和半径r。 (2)分析研究对象在某个位置所处的运动状态；分析其受力情况。 (5)根据向心力公式列方程 (7)检验并讨论结果。 (3)画出受力图示，并建立坐标系。 (4)求出向心力(源)。 * * * * * 直接提出 * 直接提出 * 直接提出 * 改为m/s * 可加入地球 * 生活中的圆周运动 知识回顾 物体做圆周运动时，受力有何共同点 物体要受到指向圆心的向心力 向心力的特点 方向：总是指向圆心 大小： 一、铁路的弯道 “供需”平衡 物体做匀速圆周运动 提供物体做匀速圆周运动的力 物体做匀速圆周运动所需的力 向心力公式的理解 = 从“供” “需”两方面研究做圆周运动的物体 F合 火车车轮介绍 一、铁路的弯道 外轨 内轨 外轮 内轮 O mg FN F F=2.4×106N---- (2) 例题1、一列火车在水平轨道上以半径r = 300 m 转弯，火车质量为m = 8×105 kg，速度为30m/s，求火车所需的向心力是多大？它是由什么力提供的？ 解：火车受力情况如图所示， 由外轨对轮缘的水平弹力提供的 O mg FN F向 火车转弯时所需的向心力，是由什么力提供的？ 1、当内外轨一样高时 向心力是由外轨对轮缘的水平弹力提供的，这种情况下铁轨容易损坏，轮缘也容易损坏。 F弹 2、当外轨比内轨高时 FN mg F θ h mg tan? = m v02/r ? 较小时， tan? ≈sin? 而 sin? =h/L