(公开课)§4-圆周运动动力学问题及实例分析

§4:圆周运动动力学问题及实例分析

厦门市大同中学高三物理备课组制作1、向心力及来源〔1〕向心力是按命名的力，其动力学效果在于产生向心加速度，方向指向圆心,它只改变线速度方向，不会改变线速度的大小，不做功。它可以是作圆周运动的物体受到的某一个力或是几个力的合力，或者是某一个力的分力。效果Trmrr22224m=vm=F向πω=

表达式：〔2〕分析向心力来源的步骤是：首先确定研究对象运动的轨道平面和圆心的位置，然后分析圆周运动物体所受的力,作出受力图,最后找出充当向心力的力。【知识梳理双基再现】2、动力学特征及应用方向：指向圆心，时刻在变化。且有：【知识梳理双基再现】〔1〕物体做匀速圆周运动时，圆周运动的向心力是由提供合力〔2〕物体做变速圆周运动时，只需将物体受到的力沿半径方向和垂直于半径方向进行正交分解，然后，沿半径方向的合力就提供向心力。沿切线方向的合力那么用于改变线速度的大小。【小试身手轻松过关】1、如下图，小物体A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，那么A的受力情况是：()A．受重力、支持力和指向圆心的摩擦力B．受重力、支持力C．受重力、支持力、向心力、摩擦力D．以上均不正确OAmgNfA2、以下物体做匀速圆周运动时，向心力分别有什么力提供？rvOTmg【小试身手轻松过关】考点1:水平面内的匀速圆周运动1.m、R、ω，物体相对圆盘静止，〔1〕求物体摩擦力大小〔2〕圆盘转速增加，摩擦力如何变化〔3〕当摩擦力到达最大静摩擦时，转速继续增加，物体运动状态有何改变？mgNf解:(1)摩擦力提供向心力，受力如图

(2)摩擦力增大，直至到达最大静摩擦力(3)摩擦力缺乏以提供向心力,物体将做离心运动.【合作探究交流展示】

考点1：水平面内的圆周运动

【合作探究交流展示】铁路的弯道火车车轮的构造火车车轮有突出的轮缘

FNFG铁路的弯道(1)内外轨道一样高时转弯火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力.外轨对轮缘的弹力F提供向心力F=F向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.怎么办?【合作探究交流展示】考点1：水平面内的圆周运动

铁路的弯道(2)外轨高内轨低时转弯h、r越大,火车转弯越平安GFnNhLθθ此为火车转变时的平安速度r思考:(1)如果v行驶>v平安,情况如何?(2)如果v行驶<v平安,情况如何?θ很小时,sinθ=tanθ【合作探究交流展示】考点1：水平面内的圆周运动

rθ圆锥摆

3、如下图，一圆锥摆摆长为L，下端拴着质量为m的小球在水平面内作匀速圆周运动，当绳子与竖直方向成θ角时，圆锥摆的角速度是多少？【合作探究交流展示】考点1：水平面内的圆周运动

OmgT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：θL小球做圆周运动的半径由牛顿第二定律：即：F考点1：水平面内的圆周运动

【合作探究交流展示】

典型问题模型1：绳子OV0O受力分析GFT结论：

F向心=G+FT=mv2/r临界：

F向心=mv02/r≥G

V0≥√gR杂技——水流星翻滚过山车实际问题变化模型V0内轨【合作探究交流展示】考点2:竖直平面内的圆周运动——变速竖直圆周运动中的临界问题：

模型2：轻杆OV0受力分析OGFN1结论：

F向心=G+FN=mv2/r临界：①拉力V0>√gRFN2实际问题变化模型

车过拱桥V0内外轨②不受力V0=√gR③支持力V0<√gR【合作探究交流展示】考点2:竖直平面内的圆周运动典型问题——变速竖直圆周运动中的临界问题：

球绳模型【举一反三能力拓展】球杆模型【举一反三能力拓展】〔1〕明确研究对象；圆周运动解题一般方法：〔2〕确定在哪个平面做圆周运动，找圆心和半径；〔3〕确定研究的位置，受力分析，分析哪些力提供了向心力；〔5〕据牛顿第二定律列方程。小结：〔4