高一物理课件匀速圆周运动的实例分析高一物理课件

匀速圆周运动的实例分析F向心力=m2rF向心力=mrv2a=2r=vwrv2注意：1、F向心力就是物体所受的合外力，分析方法如下：A、找圆心，定半径(找轨道面),即确定F向心力的方向B、分析物体的受力情况C、列方程和解方程。【课堂练习】请分析以下圆周运动的向心力的来源。汽车在倾斜路面上转弯汽车在水平路面上转弯实例分析：mgtanθ=F向=mv2/RV=弯道规定的速度取决于弯道半径和倾角实例1、火车转弯：火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于0，那么当火车转弯时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供火车的向心力呢？c：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。1、内外轨道一样高时GFNFa：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。b：外轨对轮缘的弹力F提供向心力。向心力2、转弯处--外轨略高于内轨。解：如图，F合=Gtanθ=Gsinθ(当θ很小时)=mg(h/L)F向=mv2/R∵F向=F合∴mv2/R=mg(h/L)则h=v2L/gR或v=根据转弯处的轨道半径R和规定的行驶速度v，适当选择内外轨的高度差h，使转弯时所需要的向心力完全由重力G和支持力N的合力来提供。设转弯处轨道与水平面夹角为θ。h是内外轨高度差，L是轨距当h、L一定，v0=时火车转弯所需的向心力恰好由重力和支持力的合力提供，车轮对铁轨的侧压力正好为零。当vv0时，由于火车有离心运动的趋势，对外轨有挤压作用，轨对车轮提供侧压力。当vv0时，由于Mg、FN提供的向心力过大，车轮挤压内轨，侧压力由内轨提供。实例2、汽车过桥1、23、GN找圆心,定半径,受力分析找向心力来源,列方程圆心0F向心力F向心力=F合=G-NN=G-rvm2rvm2注意公式中V用汽车过桥顶时的瞬时速度GN圆心0F向心力F向心力=F合=N-GN=G+rvm2rvm2注意公式中V用汽车过桥底时的瞬时速度GN圆心0F向心力F向心力=F合=N-GN=G+rvm2rvm2圆心0F向心力F向心力=F合=G-NN=G-rvm2rvm2或但由于桥是水平，故圆心O在无穷远处，r为无穷大。02rvmN=G比较三种桥面受力的情况rvmGN2rvmGN2N=G试讨论下面情况中，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生？rvmGN2当V越大时，则越大，N越小。rvm2当V增大某一值时，N=0，grV此时：grV当汽车飞出去了。oR2vNGmR超重RvmGN2RGN2vGNmRRvmGN2失重GN例如:荡秋千,飞机转弯飞行员坐垫压力实例3:细绳与球：如图所示，一质量为m的小球，用长为L细绳系住，使其在竖直面内作圆周运动。mgO(1)小球做的是什么运动？(2)小球在运动过程中，受到哪些力？有哪些力对物体做功？小球的运动过程有什么特点？(3)小球能在竖直平面内作圆周运动，必须满足的条件是什么？如图所示，一质量为m的小球，用长为L细绳系住，使其在竖直面内作圆周运动。mgO(1)若过小球恰好能通过最高点，则小球在最高点和最低点的速度分别是多少？小球的受力情况分别如何？(2)若小球在最低点受到绳子的拉力为10mg，则小球在最高点的速度及受到绳子的拉力是多少？实例4:轨道与球：如图所示，一质量为m的小球，在半径为R光滑轨道上，使其在竖直面内作圆周运动。mgO轨道(1)小球做的是什么运动？(2)小球在运动过程中，受到哪些力？有哪些力对物体做功？小球的运动过程有什么特点？(3)小球能在竖直平面内作圆周运动，必须满足的条件是什么？如图所示，一质量为m的小球，在半径为R光滑轨道上，使其在竖直面内作圆周运动.mgO轨道(1)若小球恰好能通过最高点，则小球在最高点和最低点的速度分别是多少？小球的受力情况分别如何？(2)若小球在最低点受到轨道的弹力为8mg，则小球在最高点的速度及受到轨道的弹力是多少？不管演员怎样抡，水都不会从杯里洒出，甚至杯子在竖直面内运动到最高点时，已经杯口朝下，水也不会从杯子里洒出。这是为什么？实例5:①当时，Ｎ＝０，水在杯中刚好不流出grv②当时，Ｎ０grv③当时，Ｎ０，此时水将会流出杯子。grv设水的质量为m，杯子运动到最高点时速率为v，绳长为r则有：N+mg=mv2/r解：∵N≥0∴v≥gr实例6:轻杆与球：如图所示，一质量为m的小球，用长为L轻杆固定住，使其在竖直面内作圆周运动。mgON(1)小球做的是什么运动？(2)小球在运动过程中，受到哪些力？有哪些力对物体做功？小球的运动过程有什么特点？(3)小球能在竖直平面内作圆周运动，必须满足的条件是什么？如图所示，一质量为m的小球，用长为L轻杆固定住，使其在竖直面内作圆周运动.(1)若小球恰好能通过最高点，则小球在最高点和最低点的速度分别是多少？小球的受力情况分别如何？(2)若小球在最低点受到杆子的拉力为5.5mg，则小球在最高点的速度及受到杆子的力是多少？mgON拓展如图所示，一质量为m的小球，用长为L轻杆固定住，使其在竖直面内作圆周运动.若小球通过最高点时，小球恰不受杆的作用力，则小球在最高点的速度是多少？mgON拓展mgON力；时，杆对小球恰无作用小球在最高点时：gLv。时，杆对小球产生拉力gLv力；时，杆对小球产生支持gLv实例7:管道与球：如图所示，一质量为m的小球，放在一个内壁光滑的封闭管内，使其在竖直面内作圆周运动.mgONR(1)小球做的是什么运动？(2)小球在运动过程中，受到哪些力？有哪些力对物体做功？小球的运动过程有什么特点？(3)小球能在竖直平面内作圆周运动，必须满足的条件是什么？如图所示，一质量为m的小球，放在一个内壁光滑的封闭管内，使其在竖直面内作圆周运动.mgONR(1)若小球恰好能通过最高点，则小球在最高点的速度是多少？小球的受力情况分别如何？(2)若小球在最低点受到管道的力为6mg，则小球在最高点的速度及受到管道的力是多少？“轻杆、管道与小球”问题总结(1)小球在竖直面内运动满足什么重要的关系？机械能守恒(2)小球能在竖直面内做圆周运动的条件是什么？小球在最高点时速度不为0mgOmgON竖直平面内圆周运动的临界问题：由于物体在竖直平面内做圆周运动的依托物（绳、轻杆、轨道、管道等）不同，所以物体恰好通过最高点时临界条件不同.mgON绳杆mgO轨道管道可见，物体在最高点的最小速度决定于物体在最高点受的最小合外力，不同情况下的最小合外力决定了不同情况下的最小速度.教材：P60结论：物体分离的临界条件是：N=0