浙江省宁波市慈溪市高考物理复习 课题 圆周运动课件.ppt

圆周运动 一 圆周运动1 描述圆周运动的物理量 2 匀速圆周运动 4 匀速圆周运动的向心力 3 做匀速圆周运动的物体的充要条件 5 做非匀速圆周运动的物体 受到的合力既不与速度平行 也不与速度相垂直 沿着切线方向的分力只改变了速度的方向 改变了物体的速度的大小 v t f n an v r t 2 t 1 f 2 n 物体沿着圆周做运动 并且线速度大小都相等 这种运动被叫做匀速圆周运动 向心加速度的表达公式 或 受到的合力方向和速度垂直 大小恒定的 例1 如图所示装置中 左侧是一个轮轴 三个轮的半径分别为r 2r 4r b点到圆心的距离为r 求图中a b c d各点的线速度之比 角速度之比 加速度之比 解析 采用列表法分析 对v相等的点 r相等 对 相等的点 v r相等 3 由v r 写出各点的线速度 4 由a v 写出各点的加速度 答案 如表所示 1 写出半径 2 同一转轴上各点的角速度设为1 由于a与c线速度相等 它们的 r相等 得出a点的角速度为2 例2 一海尔全自动洗衣机技术参数如下表 试估算脱水桶正常工作时衣服所具有的向心力是重力的几倍 答案 约为180倍 h 火车以半径r 900m转弯 火车质量为8 105kg 速度为v设计 30m s 火车轨距l 1 4m 要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力 则哪一侧轨道应该垫高h多少 较小时tan sin 火车的向心力 由g和n的合力提供 1 当v v设计时 内外轨对车轮都无侧压力 2 当vv设计时 外轨对车轮有侧压力 实例1 火车转弯时的向心力 重力 绳的拉力 重力 杆的拉力或支持力 重力 外管壁的支持力或内管壁的支持力 实例2 竖直平面内的变速圆周运动 车通过最高点时对桥的压力 假若是凹形桥呢 汽车运动到最低点时汽车对桥的压力又是多大呢 车不在拱形桥的最低点或最高点时 它对桥面的压力能用上面的方法求解吗 如果不能又该怎样去求呢 由牛顿第三定律得f压 fn 实例3 圆锥摆 小球做圆锥摆时细绳长l 与竖直方向成 角 求小球做匀速圆周运动的角速度 小球受力 竖直向下的重力g 沿绳方向的拉力t 小球的向心力 由t和g的合力提供 解 l 小球做圆周运动的半径 由牛顿第二定律 即 二 向心 圆周 离心运动 供 提供物体做圆周运动的力 需 物体做圆周运动所需的力 f f f 1 供 需 是否平衡决定物体做何种运动 做匀速圆周运动的物体 在一定条件下 做逐渐远离圆心的运动 这种运动叫离心运动 观察与思考 观察实验现象回答下列问题 1 木块为什么会离开转盘 2 什么叫做离心运动 原因 物所需的向心力随着v的增大而增大 但提供向心力的合力为静摩擦力ff ffmax 当ffmax 时 产生离心现象 实例研究 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 在所受合力突然消失 或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下 就做逐渐远离圆心的运动 这种运动叫做离心运动 离心运动 1 离心运动 2 物体作离心运动的条件 圆周运动的供需总结 联系实际 生活中哪些实例应用到离心运动 比比谁举的例子多 3 离心运动应用 离心干燥器的金属网笼 利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉的装置 解释 o f mr 2 f 当网笼转得比较慢时 水滴跟物体的附着力f足以提供所需的向心力f使水滴做圆周运动 当网笼转得比较快时 附着力f不足以提供所需的向心力f 于是水滴做离心运动 穿过网孔 飞到网笼外面 当脱水筒转得比较慢时 水滴跟物体的附着力f足以提供所需的向心力使水滴做圆周运动 当脱水筒转得比较快时 附着力f不足以提供所需的向心力 于是水滴做离心运动 穿过小孔 飞到脱水筒外面 利用离心运动把附着在物体上的水分甩掉 离心抛掷 离心脱水 离心分离 离心甩干 离心运动的应用小结 例3 下列说法正确的是 a 作匀速圆周运动的物体 在所受合外力突然消失时 将沿圆周半径方向离开圆心b 作匀速圆周运动的物体 在所受合外力突然消失时 将沿圆周切线方向离开圆心c 作匀速圆周运动的物体 它自己会产生一个向心力 维持其作圆周运动d 作离心运动的物体 是因为受到离心力作用的缘故 b 2 离心现象的应用和防止 离心干燥器 洗衣机的脱水 棉花 糖的制作等等 工厂里高速运转的砂轮为什么要有外壳 车辆转弯半径不能太小等 例4 飞机在空气中竖直平面内用v 150m s的速度特技表演飞行 如果飞行的圆半径r 1000m当飞机到图中 b c d各位置时 质量为60kg的飞行员对机座的压力或对皮带的拉力各是多少 解析 a位置 皮带提供飞行员的拉力为1 95 103n b位置 皮带提供飞行员的拉力为7 5 102n c位置 座位提供飞行员的支持力为1 95 103n d位置 座位提供飞行员的支持力为7 5 102n 例5 如图 一长为2l的轻杆中央有一光滑的小孔o 两端各固定质量分别为m和2m的小球 光滑的铁钉穿过小孔垂直钉在竖直的墙壁上 将轻杆在竖直面内作圆周运动 当2m转到最低点时速度为 5lg 在转动的过程中 忽略空气的阻力 求此时杆对铁钉作用力的大小和方向 答案 杆对铁钉作用力的大小为8mg 方向竖直向下 例6 如图示 支架质量为m 始终静止在水平地面上 转轴o处用长为l的线悬挂一个质量为m的小球 1 把线拉至水平后静止释放小球 当小球运动到最低处时 水平面对支架的支持力n为多大 2 若使小球在竖直平面内做圆周运动 对小球运动到最高点处时 支架恰好对水平地面无压力 则小球在最高点处的速度v为多大 解 1 对小球 由机械能守恒定律1 2mv12 mgl 最低点处 t mg mv12 l t 3mg 对支架受力如图示n mg t m 3m g 2 小球运动到最高点处时 支架恰好对水平地面无压力 则支架受到球向上的拉力t1 mg 对小球 t1 mg mv2 l 例7 如图所示 在光滑水平桌面abcd中央固定有一边长为0 4m光滑小方柱abcd 长为l 1m的细线 一端拴在a上 另一端拴住一个质量为m 0 5kg的小球 小球的初始位置在ad连线上a的一侧 把细线拉直 并给小球以v0 2m s的垂直于细线方向的水平速度使它作圆周运动 由于光滑小方柱abcd的存在 使线逐步缠在abcd上 若细线能承受的最大张力为7n 即绳