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文档简介

生活中的圆周运动好第一页,共四十一页,2022年,8月28日学习基础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:最重要第二页,共四十一页,2022年,8月28日rmgF静FNOθO'FTmgF合MadebyLivenmgFNrF静圆锥摆转盘滚筒经典模型优化学习P23、24第三页,共四十一页,2022年,8月28日汽车转弯OmgFNFf提供向心力受力分析FfFf第四页,共四十一页,2022年,8月28日飞机转弯:模拟与感受GNFn第五页,共四十一页,2022年,8月28日GNFn自行车转弯第六页,共四十一页,2022年,8月28日火车转弯第七页,共四十一页,2022年,8月28日火车轨道的特殊性第八页,共四十一页,2022年,8月28日水平弯道弊端分析:

火车质量太大,靠这种办法得到向心力,轮缘与外轨间的相互作用力太大,铁轨和车轮极易受损。向心力的来源

由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力F提供,F=FFNG第九页,共四十一页,2022年,8月28日研究与讨论1、请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道?实际火车与轨道设计中,利用轮缘可增加小部分的向心力;垫高外轨可增加较多的向心力。第十页,共四十一页,2022年,8月28日2、最佳方案

火车转弯时,外轨道应该适当垫高.目的使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力,即向心力完全由重力与支持力的合力提供。GNF求这个速度。第十一页,共四十一页,2022年,8月28日研究与讨论3、若火车速度与设计速度不同会怎样?速度过大时(2)过小时FNGF第十二页,共四十一页,2022年,8月28日列车速度过快,造成翻车事故第十三页,共四十一页,2022年,8月28日汽车赛道的设计第十四页,共四十一页,2022年,8月28日实例分析二:汽车过拱桥[竖直面内的圆周运动]黄石长江大桥第十五页,共四十一页,2022年,8月28日思考题:为什么生活中的桥大部分是凸形桥而不是凹形桥呢?第十六页,共四十一页,2022年,8月28日凸桥PK凹桥GFNvvFNG第十七页,共四十一页,2022年,8月28日思考与讨论如果我们以凸形桥为例的话,假如车的速度特别大的话,车将会怎样呢?第十八页,共四十一页,2022年,8月28日思考与讨论:

地球可以看做一个巨大的拱形桥,桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况:速度大到一定程度时,地面对车的支持力是零?这时驾驶员与座椅之间的压力是多少?……第十九页,共四十一页,2022年,8月28日mgFN根据牛顿第二定律:第二十页,共四十一页,2022年,8月28日

oF=mF>mF<mF=0“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动离心运动供提供物体做圆周运动的力需物体做匀速圆周运动所需的力第二十一页,共四十一页,2022年,8月28日学法指导:向心力公式的再理解F“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=从“供”

“需”两方面研究做圆周运动的物体第二十二页,共四十一页,2022年,8月28日在2011的春天里谢谢大家!王大海第二十三页,共四十一页,2022年,8月28日拓展部分竖直平面内的圆周运动1、杆模型2、绳模型3、轨道模型4、连接体问题5、临界问题第二十四页,共四十一页,2022年,8月28日学习基础:研究圆周运动的要点从“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”平衡做圆周运动“供”“需”不平衡做离心运动或向心运动第二十五页,共四十一页,2022年,8月28日引入:杆长为L,球的质量为m,杆连球在竖直平面内绕轴O自由转动,已知在最高点处,杆对球的弹力大小为F=1/2mg,求这时小球的即时速度大小。解:小球所需向心力向下,本题中F=1/2mg<mg,所以弹力的方向可能向上,也可能向下。⑴若F向上,则⑵若F向下,则第二十六页,共四十一页,2022年,8月28日?v

杆儿模型:能过最高点的临界条件:当速度V>时,杆儿对小球是拉力.当速度V<时,杆儿对小球是支持力.当速度V=时,杆儿对小球无作用力.mgFNF第二十七页,共四十一页,2022年,8月28日例6、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mgB.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gBCD第二十八页,共四十一页,2022年,8月28日例7、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C、v大于时,小球与细杆之间的弹力随v减小而增大D、v小于BCD第二十九页,共四十一页,2022年,8月28日讨论:物做近心运动

绳和内轨模型:mgFNv第三十页,共四十一页,2022年,8月28日

绳杆圆管

m的受力情况

最高点A的速度

重力、绳的拉力AOmBL重力、杆的拉力或支持力AOmBR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AOmBL第三十一页,共四十一页,2022年,8月28日此地不宜居住吗?中央电视台《今日说法》栏目最近报道了一起发生在湖南长沙某区湘府路上的离奇交通事故.家住公路拐弯处的张先生和李先生家在三个月内连续遭遇了七次大卡车侧翻在自家门口的场面,第八次有辆卡车冲撞进李先生家,造成三死一伤和房屋严重损毁的血腥惨案.当地居民认为是风水问题,你相信吗?第三十二页,共四十一页,2022年,8月28日如图所示,光滑圆盘中心有一个小孔,用细绳穿过小孔,两端各系一小球AB,AB等质量,盘上的小球A做半径为r=20cm的匀速圆周运动,要保持B球静止,A球的角速度多大?ω=?FmgF解:隔离A,据牛二律

F=mω2r…………①

隔离B,F=mg

………②①②联立解得ω===(Rad/s)r=0.2连接体问题第三十三页,共四十一页,2022年,8月28日细绳一段系一质量为M=0.6千克,的物体,静止在水平面上,另一端通过光滑小孔吊着质量m=0.3千克的物体,M的中心距圆孔0.2米,已知M与水平面间的最大静摩擦力是2牛,现使此平面绕中心轴线转动,问ω在什么范围内m会处于静止状态

ω1=?FmgF解:研A即将向圆心滑动状态,据牛二律

F-f=

隔离B,F=mg

………②r=0.2三圆周运动2-圆周运动动力学----连接体问题Mga1Nf………①①②联得研A即将背离圆心滑动状态,据牛二律ω2=?FFMga2Nfmg

F+f=………③

隔离B,

F=mg

………④③④联得第三十四页,共四十一页,2022年,8月28日轻杆长L=1m,其两端各连接质量为1kg的小球,杆可绕距B端0.2m处的轴o在竖直面内自由转动,轻杆由水平静止转至竖直方向,A球在最低点时的速度大小为4m/s,求此时B球对杆的作用力oABBAVA=4VBrA=0.8rB=0.2mgFB研B最高点,据牛二律

mg+FB=mω2rB解∵AB在同一个物体上同一时刻ω相同在B通过最高点时∴FB=mω2rB

—mg=1×52×0.2—1×10=—5牛由题意,OB杆对B球作用力方向向上据牛三律B球对OB杆作用力向下,大小为5Nω=三圆周运动2-圆周运动动力学----连接体问题第三十五页,共四十一页,2022年,8月28日如图所示,质量为m的AB两个物体,用细绳悬着,跨过固定在圆盘中央光滑的定滑轮,物体A据转盘中心R,与转盘的最大静摩擦因数为μ(<1),为使A相对于转盘静止,则转盘的角速度取值范围多大?FmgF利用程序法判定未知的临界状态ω1=?ω2=?f?若盘不转即ω=0物体A能否相对于盘静止?FmgFfmgFFmgFFfωωω第三十六页,共四十一页,2022年,8月28日AOB8.如图所示,长为2L的轻杆,两端各固定一小球,A球质量为m1,B球质量m2。过杆的中点O有一水平光滑固定轴,杆可绕轴在竖直平面内转动。当转动到竖直位置且A球在上端、B球在下端时杆的角速度为ω,此时杆对转轴的作用力为零,则A、B小球的质量之比为 ()A.1:1D第三十七页,共四十一页,2022年,8月28日汽车转弯28.如图所示,是从一辆在水平公路上行驶着的汽车后方拍摄的汽车后轮照片。从照片来看,汽车此时正在()

A.直线前进B.向右转弯C.向左转弯D.不能判断第三十八页,共四十一页,2022年,8月28日经公安部门和交通部门协力调查,画出的现场示意图如图所示.根据图示作出以下判断,你认为正确的是()A.汽车在拐弯时发生侧翻是因为车作离心运动B.汽车在拐弯时发生侧翻是因为车作向心运动C.公路在设计上可能内(

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