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文档简介
探究圆周运动中的绳和杆的实际问题问题1:绳物结构用长为L的细绳拴着质量为m的小球,使小球在竖直平面内作圆周运动,如图所示。
oALV1BV2试分析:(1)当小球在最低点A的速度为V1时,其绳的张力为多大?(2)当小球在最高点B的速度为V2时,其绳的张力与速度的关系怎样?omgF1mgF2思考:过最高点的最小速度是多大?v2v1
(1)当F=0时,速度V为最小值最低点:最高点:明确:向心力和向心加速度公式同样适合于变速圆周运动,但求质点在圆周上某点的向心力和向心加速度的大小,必须用该点的瞬时速度值小结:拓展:物体沿竖直内轨运动有一个竖直放置的内壁光滑圆环,其半径为R,质量为m的小球沿它的内表面做圆周运动,分析小球在最高点的速度应满足什么条件?VmgFNmgFNFNmgmgFNDBCA问题2:杆物结构:用长为L的细杆一端固定着一个质量为m的小球,使小球在竖直平面内作圆周运动,如图所示。
试分析:(1)当小球在最低点A的速度为V1时,其杆所受力为多大?(2)当小球在最高点B的速度为V2时,其杆的受力与速度的关系怎样?F3mgF1mgF2v1v2o思考:过最高点的最小速度是多大?何时杆子表现为拉力,何时表现为支持力?问题2:杆物结构:拓展:物体沿竖直外轨运动v质量为m的物体位于一个半径为R的光滑半球的顶部,当其速度为时,则物体落到地面上距离半球右端多远处?
一内壁光滑的环形细圆管,位于竖直平面内,环的半径为R(比细管的半径大得多).在圆管中有两个直径与细管内径相同的小球(可视为质点).A球的质量为m1,B球的质量为m2.假设当A球以V1运动到最低点时,B球恰好运动到最高点速度为V2,若要此时两球作用于圆管的合力为零,那么m1、m2、R与V1、V2应满足的关系式是什么?拓展:物体沿竖直细管的运动巩固应用例1、绳系着装水的桶,在竖直平面内做圆周运动,水的质量m=0.5kg,绳长=40cm.求(1)桶在最高点水不流出的最小速率?(2)水在最高点速率=3m/s时水对桶底的压力?(g取10m/s2)例2、长为0.6m的轻杆OA(不计质量),A端插个质量为2.0kg的物体,在竖直平面内绕O点做圆周运动,当球达到最高点的速度分别为3m/s,m/s,2m/s时,求杆对球的作用力各为多少?OA巩固应用例3、如图所示,质量为m的小球,用长为L的细绳,悬于光滑斜面上的0点,小球在这个倾角为θ的光滑斜面上做圆周运动,若小球在最高点和最低点的速率分别是vl和v2,则绳在这两个位置时的张力大小分别是多大?巩固应用
附加题练习1:汽车与路面之间的动摩擦因数0.4,转弯处弯道半径为4m。(1)若路面铺成水平的,汽车转弯时速度不能超过多大?(2)若路面铺成外侧高内侧低的坡面,倾角为5.7度,汽车以多大速度转弯,与路面无摩擦。(3)若是(2)中转弯路面,最大转弯速度是多少?解析:路面是水平的,汽车转弯,向心力沿水平方向,摩擦力做向心力,速度最大摩擦也最大。∴
若弯路是坡面,且车与路面无侧向摩擦力则
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