高一物理生活中的圆周运动.ppt

第3节 圆周运动的实例分析 复习思考题： 1.描述匀速圆周运动快慢的各个物 理量及其相互关系。 2.向心力的求解公式有哪几个？ 3.如何求解向心加速度？ 消去T (1).线速度和角速度关系 （2）.线速度和频率的关系 （3）.角速度和频率的关系 向心力公式： 向心加速度公式： 2：说明： a：向心力是按效果命名的力； b：任何一个力或几个力的合力只要它 的作用效果是使物体产生向心加速度，它 就是物体所受的向心力； c：不能认为做匀速圆周运动的物体除 了受到另外物体的作用外，还要另外受到 向心力。 1：来源：分析和解决匀速圆周运动的问 题，关键的是要把向心力的来源搞清楚。 关于向心力： 汽车过拱桥 FN F合=G F F向=mv2/r 由 F合= F向 G F= mv2/r F=G mv2/r G 汽车过凸形桥 v 思考与讨论 根据上面的分析可以看出，汽车行驶的速度越大，汽 车对桥的压力越小。试分析一下，当汽车的速度不断增大 时，会有什么现象发生呢？ 根据牛顿第三定律：F压=FN 即： 由上式可知，v增大时，F压减小， 当 时，F压=0；当 时，汽车将脱离桥面，发生危险。 思考与讨论 请你根据上面分析汽车通过凸形桥的思路，分析一下 汽车通过凹形桥最低点时对桥的压力。这时的压力比汽车 的重量大还是 小？ F合=F G F向=mv2/r 由 F合= F向 F G =mv2/r F =Gmv2/r G V V 圆锥摆 G FT r 质量为m的小球用长为L的细线连接 着，使小球在水平面内作匀速圆周 运动，细线与竖直方向夹角为 ，试 求其角速度的大小？ 对小球而言，只受两个力 ，重力和细线拉力，这两个 力的合力 提供向 心力，知道半径 所以由 得 火车在平直轨道 上匀速行驶时， 所受的合力等于 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 供火车的向心力 呢？ 火车转弯 c：由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量 很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨。 1、内外轨道一样高时 G FN F a：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。 b：外轨对轮缘的弹力F提供向心力。 2、外轨略高于内轨时 ( 设车轨间距为L，两轨间高 度差为H，转弯半径为R， 质量为M的火车运行。 据三角形边角关系： 对火车受力情况分析 ：重力和支持力的合 力提供向心力，对内 外轨都无压力 又因为 很小所以 综合有 故 又 所以 实际中，铁轨修好后H、R、L定，又g给定值，所 以火车拐弯时的车速为一定值。 G 一根绳子系者一个盛水的杯子，演员抡起绳子 ，杯子就在竖直面内做匀速圆周运动，到最高 点时，杯口朝下，但杯中的水不会流下来，为 什么呢？ 作圆周运动的物体总需要 由向心力。如图所示，当杯 子以速度v转过最高点时，杯 中的向心力的方向向下； 对杯中的水， 即： 杯中的水恰不流出 G FN 若转速增大， 时，即 时 ，杯中水还有远离圆心的趋势，水当然 不会流出，此时杯底是有压力，即 由此可知，v越大，水对杯子 的压力越大。 表演“水流星”节目的演员，只要保持杯 子在圆周运动最高点的线速度不得小于 即 轻杆小球竖直面内圆周运动 物体做圆周运动要满足什么条件？物体做圆周运动要满足什么条件？ 当当F F心合 心合= = F F n n ，做圆周运动，做圆周运动 当当F F心合 心合=0 =0 或F F心合 心合 F F n n ，做向心，做向心( (近心近心) )运动运动 做离心运动做离心运动 解圆周运动问题的基本步骤 1.确定作圆周运动的物体作为研究对象。 2.确定作圆周运动的轨道平面、圆心位置 和半径。 3.对研究对象进行受力分析画出受力示意 图。 4.运用平行四边形定则或正交分解法求出 向心力F。 5.根据向心力公式，选择一种形式列方程 求解 例例3 3、已知火车速度为、已知火车速度为30m/s30m/s，弯道的半径，弯道的半径 r=900mr=900m，火车的质量为，火车的质量为810810 5 5 kgkg。 1 1、转弯时所需要的向心力多大？、转弯时所需要的向心力多大？ 2 2、若轨道不受轮缘的挤压，轨道与水平、若轨道不受轮缘的挤压，轨道与水平 面的夹角面的夹角 是多大？是多大？ 3 3、若轨距为、若轨距为d d=1.4m=1.4m，此时内外轨的高度，此时内外轨的高度 差差h h是多少？