圆周运动实例分析.ppt
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圆周运动圆周运动实例分析实例分析代屎桂沼孽挨嗽鹅罕砾决弃慎贝露校闰纺腺形耙份队诺途露滞殉库山绣澈圆周运动实例分析您身边的高考专家 知识回顾知识回顾n物体做圆周运动时，受力有何共同点物体做圆周运动时，受力有何共同点? ?q物体要受到指向圆心的向心力物体要受到指向圆心的向心力n向心力的特点向心力的特点q方向：总是指向圆心方向：总是指向圆心q大小：大小：除溜娟班诀灶眺烯款庐呜箔剥转盅驶流票淬饮茧窑泞锰杂轧葫南越新硝甜圆周运动实例分析您身边的高考专家 分析做圆周运动的物体受力情况分析做圆周运动的物体受力情况OmgmgF FN NF Ff fO OmgFN提供向心力提供向心力受力分析受力分析Ffmg +mg + F FN N馆快沮纵中腰蹋恰囊干轻靶捆弘酉肚常霄舌郴欧遍匆萧晚押嘶拐审烤境咸圆周运动实例分析您身边的高考专家 ““供需供需””平衡平衡 物体做匀速圆周运物体做匀速圆周运动动提提供供物体做物体做匀速圆周运匀速圆周运动的力动的力物体做匀速物体做匀速圆周运动所圆周运动所需需的力的力向心力公式的理解向心力公式的理解从从““供供”” ““需需””两方面两方面研究做圆周研究做圆周运动的物体运动的物体饺逾惯撅瘤勇矢眶荒波术天戏昏魂章琳菱嫂师痢殃吏阅孟秉典惺台轧口呸圆周运动实例分析您身边的高考专家 赛道的设计赛道的设计紫元嗅翰獭奢缠吏仅弘望规威滓哆曙卤畜阻齐桂宫潮鹃剩释界寓急绢蒜唉圆周运动实例分析您身边的高考专家 庙匙忿缮胃偶亏升讶末刑放斯亦被掀诣争戳痰懦秆疚羹温决求栅舍峪消客圆周运动实例分析您身边的高考专家 实例研究实例研究1 1————火车转弯火车转弯火车以半径火车以半径R= R= 300 m300 m在水平轨道上在水平轨道上转弯转弯火车质量为火车质量为8 8××10105 5kgkg，速度为，速度为30m/s30m/s。
铁轨与铁轨与轮之间的动摩擦因数轮之间的动摩擦因数μ=0.1μ=0.1OmgmgF FN NFf分析：分析： 设向心力由轨道指向设向心力由轨道指向 圆心的静摩擦力提供圆心的静摩擦力提供 代入数据可得：代入数据可得： F Ff f=2.4=2.4××10106 6N N但轨道提供的静摩擦力最大值：但轨道提供的静摩擦力最大值：F Ff f静静m m= =μmg=0.8μmg=0.8××10106 6N N“供需供需”不平衡，如何解决？不平衡，如何解决？诫肤从砸就捧太手榷盈俺你弘旗铃丛殉霞滋僧串凋涪怀年柑序伯煌壤肢槽圆周运动实例分析您身边的高考专家 研究与讨论研究与讨论1 1、请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯、请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道？道？实际火车与轨道设计中，实际火车与轨道设计中，利用轮缘可增加小部分的向心力；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垫高外轨可增加较多的向心力峻惨矫乾擎彬草酶媚贿妮忘递孜揖贰残么株爷俯缨殉侈琢炎星村憨酷鲸汉圆周运动实例分析您身边的高考专家 2 2、最佳方案、最佳方案 火车以半径火车以半径R= R= 900 m900 m转弯，火车质转弯，火车质量为量为8 8××10105 5kg kg ，速度为，速度为30m/s30m/s，，火火车轨距车轨距l l =1.4 m=1.4 m，要使火车通过弯，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度道应该垫的高度h h？？（（θ θ 较小时较小时 tanθ =sinθ tanθ =sinθ ））FNmgmgF Fθh由力的关系得：由力的关系得：由向心力公式得：由向心力公式得：由几何关系得：由几何关系得：解解：：皮险导讳沫律无爹屏判觅忿块镇勘犀掩碾垦尼铂册蔗仲帐矗喷消耶赌缴祭圆周运动实例分析您身边的高考专家 研究与讨论研究与讨论3 3、若火车速度与设计速度不同会怎、若火车速度与设计速度不同会怎样？样？需要轮缘提供额外的弹力满足向心需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求力的需求内侧内侧过大时：过大时：外侧轨道与轮之间有弹力外侧轨道与轮之间有弹力过小时：过小时：内侧轨道与轮之间有弹力内侧轨道与轮之间有弹力4 4、若火车车轮无轮缘，火车、若火车车轮无轮缘，火车速度过大或过小时将向哪侧速度过大或过小时将向哪侧运动？运动？过大时过大时：火车向外侧运动：火车向外侧运动过小时过小时：火车向内侧运动：火车向内侧运动FN`外侧外侧F FFN`F FN Nmg离心运动离心运动向心运动向心运动θ纠钱德钮佯谅判蹄欣扎茶迁颜崭江杰襄节愁沦缨枫际懒了啤哪毁窝钾兰题圆周运动实例分析您身边的高考专家 物体做圆周、向心、离心运动的条件物体做圆周、向心、离心运动的条件“供供”“需需”是否平衡是否平衡决定物体做何种运动决定物体做何种运动供供提供物体做圆提供物体做圆周运动的力周运动的力需需物体做匀速圆周物体做匀速圆周运动所需的力运动所需的力F=F=匀速圆周运动匀速圆周运动F
时，水对桶底的压力是＿＿＿＿ (g(g取取10m10m／／s s2 2) )3m/s3m/s15N15N翘仿曹骑沫琴八孽孵烃旅歌全晋盔仑曰柯孜忆妥腐美寻月芒峡味荷晰悔磷圆周运动实例分析您身边的高考专家 R绳绳3 3、小球在竖直平、小球在竖直平面内做圆周运动过面内做圆周运动过最低点最低点的受力情况？的受力情况？ V2尹岩褥妒荫甫室饰戳舞有浓诽咱霄盛压谅酶攫盘膊南躁慰证撕猜伶警佑生圆周运动实例分析您身边的高考专家 例例3 3如图为过山车轨道的一部分，若要使车如图为过山车轨道的一部分，若要使车厢能安全通过圆形轨道，车厢释放的高度能厢能安全通过圆形轨道，车厢释放的高度能等于等于2R2R吗？不计一切摩擦与阻力吗？不计一切摩擦与阻力Rh h？？溅慰顽炮册郑英鳃毛倪研晾拨薛或澄延贮枯让扯命邪银窘楞花诊缮亨韵即圆周运动实例分析您身边的高考专家 模型二：模型二：轻杆轻杆————有支撑有支撑 R杆杆1 1、小球在竖直平、小球在竖直平面内做圆周运动过面内做圆周运动过最高点的受力情况？最高点的受力情况？2 2、小球过最高点的、小球过最高点的条件是什么？条件是什么？V1烦盖尘罪昨谷铝青怒彝哲贾辅早哟铸歇熬恍怂僵遍避冤多如吮罢肄涪糠诅圆周运动实例分析您身边的高考专家 例例1.1.如图，轻杆如图，轻杆OAOA长长＝＝0.5m0.5m，在，在A A端固定一小端固定一小球，小球质量ｍ＝球，小球质量ｍ＝0.5 kg0.5 kg，以，以O O点为轴使小球点为轴使小球在竖直平面内做圆周运动，在竖直平面内做圆周运动，当小球到达最高当小球到达最高点时，求下列情况下杆对小球的作用力点时，求下列情况下杆对小球的作用力: :（（1 1）小球的速度大小为）小球的速度大小为v v＝＝2 m/s2 m/s（（2 2）小球的速度大小为）小球的速度大小为v v＝＝3 m/s3 m/s。
g g取取10 m/s10 m/s2 21N1NAOFNmg4N4NFTmg哥视螺粹算域守肠痉啡创赃迁斯呀臣巧锋篓僵钎南橡酋慢捆若闸瑶峙震遗圆周运动实例分析您身边的高考专家 例例2 2．．长长度度L=0.50mL=0.50m的的轻轻质质细细杆杆OAOA，，A A端端固固定定有有一一质质量量为为m=3.0kgm=3.0kg的的小小球球，，小小球球以以O O点点为为圆圆心心在在竖竖直直平平面面上上作作圆圆周周运运动动，，通通过过最最高高点点时时小小球球的的速速率率为为2.0m/s2.0m/s，，g g取取10m/s10m/s2 2，，则则此此时时刻刻细细杆杆OAOA（（ ））A A．受到．受到6.0N6.0N的拉力的拉力B B．受到．受到6.0N6.0N的压力的压力C C．受到．受到24N24N的拉力的拉力D D．受到．受到54N54N的拉力的拉力AOmBFNmg片斡擎瘸辰寝漫霓初竞嚎沏酶皆盈师因国匆壬姨案淹尾窃野斑叶钮崩困鉴圆周运动实例分析您身边的高考专家 3 3、小球在竖直平、小球在竖直平面内做圆周运动过面内做圆周运动过最低点的受力情况？最低点的受力情况？ R杆杆V2指攘焦坤疗雕窃胖额堑谴驾乘鳞秽博彻嘘罢熙褐技碑掷窜颜书疯整呼嘘烷圆周运动实例分析您身边的高考专家 例例4 4．在质量为．在质量为M M的电动机飞轮上，固定着一的电动机飞轮上，固定着一个质量为个质量为m m的重物，重物到轴的距离为的重物，重物到轴的距离为R R，如，如图所示，为了使电动机不从地面上跳起，电图所示，为了使电动机不从地面上跳起，电动机飞轮转动的最大角速度不能超过（动机飞轮转动的最大角速度不能超过（ ））解解: : 为了使电动机不从地面上跳起，为了使电动机不从地面上跳起，对电动机对电动机: : F FN N≤≤MgMg 对重物对重物: : F FN N+mg=mRω+mg=mRω2 2 B．．C．． D．． A．．ORmMB梢匈驼耪基离季尧茂掷恍膊阿困煤半定冉拾粒敖姚骇斩叮迅贷森纶清锻并圆周运动实例分析您身边的高考专家 例例4 4．．如如图图，，小小车车沿沿架架设设在在空空中中的的水水平平轨轨道道以以v v=4m/s=4m/s匀匀速速行行驶驶，，通通过过长长L L=10m=10m的的钢钢绳绳拉拉着着m m=10kg=10kg物物体体一一起起前前进进，，遇遇到到障障碍碍物物小小车车停停止止运运动动瞬瞬间间，，钢钢绳绳对对物物体体的的拉拉力力大大小小等等于于_______N_______N，， (g=10m/s (g=10m/s2 2) )。
Lv 解：解：116再傻套揪跳浸伞赠潮铀凌顺廖笑氢佑柜颠零刨室挪绍耐溯牲期钳陨蔚渭廷圆周运动实例分析您身边的高考专家 例例5 5．如图所示，绳长．如图所示，绳长L=0.5mL=0.5m，能承担最大拉，能承担最大拉力为力为42N42N，一端固定在，一端固定在O O点，另一端挂一质量点，另一端挂一质量为为m=0.2kgm=0.2kg的小球，悬点的小球，悬点O O到地面高到地面高H H＝＝5.5m5.5m，，若小球至最低点绳刚好断求小球落地点离若小球至最低点绳刚好断求小球落地点离O O点的水平距离点的水平距离s sg g＝＝10m/s10m/s2 2））HsLvO彪伍夜哪杉硝瓜祈致均馋众狐汀战涯涎叼益壬倒己砚丈欲蛊侦之携孽男亮圆周运动实例分析您身边的高考专家 小球在最低点时，绳中的拉力最大小球在最低点时，绳中的拉力最大若小球在最低点时绳刚断，则绳中的拉若小球在最低点时绳刚断，则绳中的拉力力F FT T=42N=42N代入数据得代入数据得 v v0 0= =10m/s10m/s竖直方向竖直方向 代入数据得代入数据得 t=t=1s1s解：解：设此时小球的速度为设此时小球的速度为v v0 0, , 则则水平位移水平位移 s=v s=v0 0t=10t=10××1=10m1=10m小球做平抛运动时，设运动时间为小球做平抛运动时，设运动时间为t t燎翠句辗网想轻现本迭菜窿啤颁广攒旋讶谴舶啊伞鞍骗均页咎箕肢堵硕哎圆周运动实例分析您身边的高考专家 例例6 6．．如如图图所所示示，，倾倾角角θ=37θ=37°°的的斜斜面面底底端端B B平平滑滑连连接接着着半半径径r=0.40mr=0.40m的的竖竖直直光光滑滑圆圆轨轨道道。
质质量量m=0.50kgm=0.50kg的的小小物物块块，，从从距距地地面面h=2.7mh=2.7m处处沿沿斜斜面面由由静静止止开开始始下下滑滑，，小小物物块块与与斜斜面面间间的的动动摩摩 擦擦 因因 数数 μ=0.25μ=0.25，， 求求 ：： sin37sin37°°=0.6=0.6，，cos37cos37°°=0.8=0.8，，g=10m/sg=10m/s2 2））（（1 1）物块滑到斜面底端）物块滑到斜面底端B B时的速度大小时的速度大小2 2）物块运动到圆轨道的）物块运动到圆轨道的最低点最低点B B时，对圆轨道的压时，对圆轨道的压力大小θABOh鞍字颐纂果枝猩酌留郊忆郝填镣变码字嘴氟骸症智亩酚店造愉方榆预韵弦圆周运动实例分析您身边的高考专家 解解:（（1 1））物物块块沿沿斜斜面面下下滑滑过过程程中中，，在在重重力力、、支支持持力力和和摩摩擦擦力力作作用用下下做做匀匀加加速速运运动动，，设设下下滑滑加加速速度度为为a a ，，到到达达斜斜面面底底端端B B时时的的速速度度为为v v，则，则由由①①、、②②式代入数据解得：式代入数据解得：在在B B点点F FB B=50N=50N由牛顿第三定律可知由牛顿第三定律可知, , 物块运动到圆轨道的最物块运动到圆轨道的最高点高点A A时时, ,对圆轨道的压力大小对圆轨道的压力大小 F FB B=50N =50N 帽渤廉肝攘斤务淹肾焦羞院泪照卜程股岳丁除侨芬棵扭仙馈兑田宏翔份聊圆周运动实例分析您身边的高考专家 A . vA > vB B . ωA > ωB C . aA > aB D . 压力压力NA > NBBA 1 1、如图所示，固定的锥形漏斗内壁是光滑、如图所示，固定的锥形漏斗内壁是光滑的，内壁上有两个质量相等的小球的，内壁上有两个质量相等的小球A A和和B B，在，在各自不同的水平面做匀速圆周运动，以下说各自不同的水平面做匀速圆周运动，以下说法正确的是：法正确的是： ( ) ( )解解:受力如图示受力如图示θθθmgN∴∴ vA > vB ωA < ωB aA = aB NA = NBA后瓤昭架忻伺屡鹰钓宪穴笺抬材咐哮组貉蔚彻撮逢芽倔渝然异懦契润柳老圆周运动实例分析您身边的高考专家 2．．空空心心圆圆锥锥体体中中心心轴轴线线为为MNMN，，内内壁壁光光滑滑，，沿沿MNMN轴轴线线向向下下看看，，质质量量相相等等的的小小球球a a、、b b 正正在在水水平平面面内内作作匀匀速速圆圆周周运运动动，，且且半半径径之之比比 r ra a：：r rb b =2=2：： 1 1 ，， 那那 么么 以以 下下 说说 法法 正正 确确 的的 是是 （（ ））A A．两球对圆锥侧壁的压力相等．两球对圆锥侧壁的压力相等 B B．两球向心加速度之比为．两球向心加速度之比为2 2：：1 1C C．两球随圆锥体一起绕．两球随圆锥体一起绕MNMN轴转动轴转动D D．圆锥体固定不动，两球沿圆锥．圆锥体固定不动，两球沿圆锥体内壁作匀速圆周运动体内壁作匀速圆周运动abMNOA D歧擂的击蜒摩右遗坛梦萄膊骇镇却谐踞俯珍窝菱侣晃互钡豆流夕说喀寥价圆周运动实例分析您身边的高考专家 例例2.2.一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，一个光滑的圆锥体固定在水平桌面上，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角θ=30θ=30°°。
一条长为一条长为l l的绳（质量不计），一的绳（质量不计），一端固定在圆锥体顶点端固定在圆锥体顶点O O处，另一端栓着一个质处，另一端栓着一个质量为量为m m的小物体（可视为质点）小物体以速的小物体（可视为质点）小物体以速率率v v绕轴线做水平匀速圆周运动绕轴线做水平匀速圆周运动. .求求: :⑴⑴当当 时时, , 绳对物体的拉力绳对物体的拉力⑵⑵当当 时，绳对物体的拉力时，绳对物体的拉力 英煞宾班墩绅图漂渡捐勒镣寡烙县轧脓邱磋杖期荆烘亢水左眶娇钳仔猛幼圆周运动实例分析您身边的高考专家 瘦监啼鼻您冯钙感串肄赛绒谈蝴纹摘完寇龄汽粗郎淘闯治懒鹊粥稗痔力色圆周运动实例分析您身边的高考专家 ⑴⑴当当 时，时，∵∵V V
令令αα表示绳与轴线之间的夹角，表示绳与轴线之间的夹角，将二力沿水平、竖直正交分解，根据牛顿将二力沿水平、竖直正交分解，根据牛顿 将将v v代入代入⑤⑤，由，由⑤⑥⑤⑥消消αα得：得： 皑踩爸睬酋钮撇直掸盎自眯锈汝为磨站累勉赌俐毋索答岁侥甭瓷钦强旨饰圆周运动实例分析您身边的高考专家 例例3 3：一把雨伞边缘的半径为：一把雨伞边缘的半径为r r，且高出水平，且高出水平地面地面h h．当雨伞以角速度．当雨伞以角速度ωω旋转时，雨滴自边旋转时，雨滴自边缘甩出落在地面上成一个大圆周．这个大圆缘甩出落在地面上成一个大圆周．这个大圆的半径为的半径为______________图3-21【【解析】雨滴离开雨伞的速度为解析】雨滴离开雨伞的速度为v v0 0＝＝ωrωr雨滴做平抛运动的时间为雨滴做平抛运动的时间为t t＝＝雨滴的水平位移为雨滴的水平位移为s s＝＝v v0 0t t＝＝ωrωr雨滴落在地上形成的大圆的半径为雨滴落在地上形成的大圆的半径为R R＝＝ 少憾懒羌冤薛巳渝渺酗英算帽晕殆舵翻冶坡毛垃堆搀饺炊迎保嫩灾头莲耳圆周运动实例分析您身边的高考专家 。
