高一物理必修2,生活中的圆周运动 ppt

1、广东仲元中学广东仲元中学 杨运广杨运广 分析做圆周运动的物体受力情况OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mg 在平直轨道上在平直轨道上匀速行驶的火匀速行驶的火车，车，火车受几火车受几个力作用？这个力作用？这几个力的关系几个力的关系如何？那火车如何？那火车转弯时情况会转弯时情况会有何不同呢？有何不同呢？ 火车转弯时是火车转弯时是在做圆周运动，在做圆周运动，那么是什么力那么是什么力提供向心力？提供向心力？实例 火车以半径R= 300 m在水平轨道上转弯，火车质量为8105kg，速度为30m/s。铁轨与轮之间的动摩擦因数=0.25。OmgFNFfRvmFf2 设向心力由轨道指向圆心的

2、静摩擦力提供 代入数据可得： Ff=2.4106N但轨道提供的静摩擦力最大值：Ff静m=mg=1.96106N“供需供需”不平衡，如何解决？不平衡，如何解决？GFNa a：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。b b：258 10 N=vFmrn nFNGoF20vFmrn n=tan=Fmg合合0tan=vgr(LHF弹弹F弹弹0tan=vgr讨论讨论:由由vGFN2Nvmg Fmr-=2NvFmg mr=-v2NvFGmr-=FNG2NvFG mr=+vgr=2NvFGmr=-三三.航天器中的失重现象航天器中的失重现象

3、 在绕地球做匀速圆周运动的宇在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中的宇航员，除了地球宙飞船中的宇航员，除了地球引力外，还可能受到飞船座舱引力外，还可能受到飞船座舱对他的支持力对他的支持力FN2NvmgFmr-=2NvFmgmr=-=vgr由由得得当当时时,座舱对他的支持力座舱对他的支持力FN=0,航天员处于完全失重状态航天员处于完全失重状态四四.轻绳小球竖直面内圆周运动轻绳小球竖直面内圆周运动 合力提供向心力有合力提供向心力有 .v小，所小，所需向心力小，需向心力小，N小；当小；当N减小到减小到0，重力提，重力提供向心力，有供向心力，有 ，如果速度再小，如果速度再小，就有就有 ，即重力大于水做圆周

4、运动，即重力大于水做圆周运动所需的向心力，杯里的水就洒下来了。所所需的向心力，杯里的水就洒下来了。所以当以当N=0，对应的速度，对应的速度 是杯子在圆是杯子在圆周最高点速度的最小值。周最高点速度的最小值。rvmmg2rvmmg2grv rvmmgN2rvmmg2五五.轻杆小球竖直面内圆周运动轻杆小球竖直面内圆周运动当速度当速度V 时时,杆子对小球是杆子对小球是拉力拉力.当速度当速度V 时时,杆子对小球是杆子对小球是支持支持力力.当速度当速度V= 时时,杆子对小球杆子对小球无作用无作用力力.glglglgl匀速圆周运动问题的解题步骤匀速圆周运动问题的解题步骤1.分析物体运动情况分析物体运动情况,

5、判断是否是匀速圆周运动判断是否是匀速圆周运动.2.确定轨道平面和圆心位置确定轨道平面和圆心位置,明确向心力的方向明确向心力的方向.3.受力分析受力分析,画出受力图画出受力图,沿半径指向圆心方向和沿半径指向圆心方向和垂直轨道平面方向建立直角坐标系垂直轨道平面方向建立直角坐标系,将力进行将力进行正交分解正交分解.4.由牛顿第二定律列方程由牛顿第二定律列方程.垂直轨道平面方向上垂直轨道平面方向上合力为零合力为零,指向圆心方向合力等于向心力指向圆心方向合力等于向心力.5.解方程求结果并对结果进行适当说明解方程求结果并对结果进行适当说明.2Fmrw=0F =2FmrwA3、用离心机把体温计的、用离心机把

6、体温计的水银柱甩回玻璃泡内水银柱甩回玻璃泡内 当离心机转得比较慢时，当离心机转得比较慢时，缩口的阻力缩口的阻力 F F 足以提供所需足以提供所需的向心力，缩口上方的水银的向心力，缩口上方的水银柱做圆周运动。当离心机转柱做圆周运动。当离心机转得相当快时，阻力得相当快时，阻力 F F 不足以不足以提供所需的向心力，水银柱提供所需的向心力，水银柱做离心运动而进入玻璃泡内。做离心运动而进入玻璃泡内。制作制作“棉花棉花”糖的原理：糖的原理： 内筒与洗衣机的脱内筒与洗衣机的脱水筒相似，里面加入白水筒相似，里面加入白砂糖，加热使糖熔化成砂糖，加热使糖熔化成糖汁。内筒高速旋转，糖汁。内筒高速旋转，黏稠的糖汁就

7、做离心运黏稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞动，从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状到达散出去，成为丝状到达温度较低的外筒，并迅温度较低的外筒，并迅速冷却凝固，变得纤细速冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。雪白，像一团团棉花。 或或2=vFmrn nv2NvFGmr-=2NvFGmr=+FNG tanmg2vmrtanvgrtan2vgr航天员处于完全失重状态航天员处于完全失重状态vgr=2=-NvFGmr2NvFGmr-=GFNv2Fmrw=0F =2FmrwA 或或68 问题与练习参考解答：问题与练习参考解答：1.解解：小螺丝钉做匀速圆周运动所需要的小螺丝钉做匀速圆周运动所需要的向心力向

8、心力F由转由转盘提供，盘提供，根据牛顿第三运动定律，小螺丝钉将给转盘根据牛顿第三运动定律，小螺丝钉将给转盘向外的作用力，转盘在这个力的作用下，将对转轴产向外的作用力，转盘在这个力的作用下，将对转轴产生作用力，大小也是生作用力，大小也是F。 F=m r 42n2=78 877N=2.解：解：假设汽车不发生侧滑，完全由假设汽车不发生侧滑，完全由静摩擦力提供向心静摩擦力提供向心力。力。而需要的向心力的最大值，根据牛顿第二运动定而需要的向心力的最大值，根据牛顿第二运动定律，为律，为：F= m v2/r=1.6104N1.4104N所以静摩擦力不足以提供相应的向心力，汽车以所以静摩擦力不足以提供相应的向

9、心力，汽车以72Km/h的速度拐弯时，的速度拐弯时，将会发生侧滑将会发生侧滑57.89 10 N3.解解：（：（1）汽车在桥顶部做圆周运动，重力）汽车在桥顶部做圆周运动，重力G和支持和支持力力FN的合力提供向心力，即的合力提供向心力，即 GFN= m v2/r得汽车所受支持力得汽车所受支持力FN=Gm v2/r = 7440N根据牛顿第三运动定律得，汽车对桥顶的压力大小也根据牛顿第三运动定律得，汽车对桥顶的压力大小也是是7440N。（2）根据题意，汽车对桥顶没有压力时，即）根据题意，汽车对桥顶没有压力时，即FN=0，对，对应的速度为应的速度为V， = 22.1m=79.6Km/h。（3）汽车在

10、桥顶做圆周运动，重力）汽车在桥顶做圆周运动，重力G和支持力和支持力FN的合的合力提供向心力，力提供向心力，即即 GFN= m v2/r，汽车所受支持力汽车所受支持力 FN=Gm v2/r，对于相同的行驶速度，拱桥圆弧半径越大，桥面所受对于相同的行驶速度，拱桥圆弧半径越大，桥面所受压力越大，汽车行驶越安全。压力越大，汽车行驶越安全。（4）根据第二问的结果，对应的速度为）根据第二问的结果，对应的速度为V0， 得得V0=7.9Km/svgr=vgr4.解解：设小孩的质量为设小孩的质量为m，小孩到绳子的悬点的距离为，小孩到绳子的悬点的距离为L，小孩运动到最低点的速度大小为小孩运动到最低点的速度大小为v

11、，小孩在最低点受，小孩在最低点受到支持力为到支持力为FN。将最低点的重力势能定为。将最低点的重力势能定为0，以最高，以最高点为初状态，根据机械能守恒定律点为初状态，根据机械能守恒定律(或动能定理或动能定理)得得:mgL(1-cos60)= m v2/2根据牛顿运动定律得根据牛顿运动定律得: FNmg= m v2/L解得解得 FN=mg 1+2(1-cos60)=2mg=490N根据牛顿第三运动定律可知，秋千板摆到电低点时根据牛顿第三运动定律可知，秋千板摆到电低点时，小孩对秋千板的小孩对秋千板的压力大小为压力大小为490N。5.解：解：设物体的的质量为设物体的的质量为m，物体运动到圆轨道的最高点的，物体运动到圆轨道的最高点的速度为速度为v，受到圆轨道的压力为，受到圆轨道的压力为FN。将物体在圆轨道最。