3、圆周运动的案例分析 (3).ppt

2.3圆周运动的案例分析圆周运动的案例分析 复习提问：复习提问：1 1圆周运动的向心力的方向如何确定？圆周运动的向心力的方向如何确定？向心力的大小的公向心力的大小的公式？式？2 2匀速圆周运动的向心力由什么力提供？匀速圆周运动的向心力由什么力提供？ 猜想猜想猜想猜想：非匀速圆周运动的向心力由什么力提供？：非匀速圆周运动的向心力由什么力提供？ 由所在的位置指向圆心由所在的位置指向圆心由合外力提供由合外力提供 合外力沿半径方向的分量提供合外力沿半径方向的分量提供 过山车至轨道高点，车和乘客都在轨道下方，却过山车至轨道高点，车和乘客都在轨道下方，却不会掉下来？不会掉下来？ 思考思考: :1 1画出过山车在最高点时竖直方向的受力图谁画出过山车在最高点时竖直方向的受力图谁提供向心力？提供向心力？ 2 2写出最高点受力（重力写出最高点受力（重力G G和和F FN N）与质量）与质量m m、、 轨道轨道半径半径R R 、、 速度速度V V的方程 3 3最高点的速度有最大值还是有最小值？最高点的速度有最大值还是有最小值？ 1 过山车过山车 最高点有最高点有：： 一竖直面内的圆周运动一竖直面内的圆周运动 2 2水流星水流星 思考：思考：1 1水流星节目中水为什么没有洒出来？水流星节目中水为什么没有洒出来？ 2 2最高点时以水和杯子整体为研究对象，最高点时以水和杯子整体为研究对象，受哪些力？满足什么条件可以过最高点？受哪些力？满足什么条件可以过最高点？最高点接触物最高点接触物仅能提供拉力仅能提供拉力均是没有支撑的小球均是没有支撑的小球案例案例1 1：（：（多选）如图所示，一个小球沿竖直放置的光滑圆多选）如图所示，一个小球沿竖直放置的光滑圆环形轨道做圆周运动，圆环的半径为环形轨道做圆周运动，圆环的半径为R R，关于小球，以下，关于小球，以下说法正确的是（说法正确的是（ ）） A A 小球在最高点对轨道的压力可以是小球在最高点对轨道的压力可以是0 0 B B 小球在最高点的速度一定大于小球在最高点的速度一定大于 C C 小球在最低点时的速度越大，则轨道对球的弹力越大小球在最低点时的速度越大，则轨道对球的弹力越大 D D 小球运动到轨道上与圆心等高处时重力提供向心力。

小球运动到轨道上与圆心等高处时重力提供向心力ACF=ma向选选a向向的合适表达式的合适表达式定轨道的圆心和半径定轨道的圆心和半径写出半径方向合外力写出半径方向合外力F表达式表达式进行受力分析进行受力分析确定研究对象确定研究对象二二 处理处理圆圆周运动的步骤周运动的步骤 案例案例2 2：： 如图所示，长为如图所示，长为R R的轻杆，一端固定一质量为的轻杆，一端固定一质量为m m的的小球，另一端固定在光滑的水平轴上，使小球在竖直面内小球，另一端固定在光滑的水平轴上，使小球在竖直面内做圆周运动，小球在最高点的速度为做圆周运动，小球在最高点的速度为v v 思考并完成下列思考并完成下列问题问题 1 1）小球在最高点的受力有几种情形，分别画出来小球在最高点的受力有几种情形，分别画出来 2 2）杆对球的力用）杆对球的力用F FN N表示，写出表示，写出F FN N 重力重力G R V mG R V m的的方程式（方程式（即即F=maF=ma向向的表达式的表达式）） R想一想想一想 : : （（1 1）最高点球的速度）最高点球的速度V V可以为零吗？可以为零吗？ （（2 2）最高点时杆对球一定有力吗？）最高点时杆对球一定有力吗？ （（3 3）如何确定最高时杆对球的力是拉力还是支持力？）如何确定最高时杆对球的力是拉力还是支持力？ （（4 4））最高点球的速度最高点球的速度v v增大时，杆对球的力一定增大吗？增大时，杆对球的力一定增大吗？小结：小结： (1)(1)当当v v＝＝0 0时，时，F FN N＝＝mgmg，，F FN N为支持力，沿半径背离圆心为支持力，沿半径背离圆心 (2)(2)当当0 0≤≤v v＜＜ mg-Fmg-FN N = = mvmv2 2/R/R时，背向圆心为支持时，背向圆心为支持力，随力，随v v的增大而减小的增大而减小 (3)(3)当当v v＝＝ 时时 , F, FN N ＝＝0,0,重力提供向心力重力提供向心力 (4)(4)当当v v＞＞ 时时, F, FN N＋＋mgmg＝＝mvmv2 2/R/R，，F FN N指向圆心为拉力，指向圆心为拉力，随随v v的增大而增大的增大而增大  练习练习1 1：：长度为长度为L L=0.5=0.5m m的轻质细杆的轻质细杆OAOA，，A A端有一质量为端有一质量为m m=3.0=3.0kgkg的小球，如图所示，小球以的小球，如图所示，小球以O O点为圆心在竖直平面点为圆心在竖直平面内做圆周运动，内做圆周运动，g g取取1010m m/ /s s2 2，下列说法正确的是（　　），下列说法正确的是（　　） A A小球在最高点时一定受拉力。

小球在最高点时一定受拉力 B B小球在最高点的速度最小为小球在最高点的速度最小为 m/sm/s C C最高点时小球的速度为最高点时小球的速度为4m/s,4m/s,则杆对球一定为拉力则杆对球一定为拉力 D D最高点时杆对球的力为最高点时杆对球的力为6N6N，则球的速度一定为，则球的速度一定为2m/s2m/s．C•练习练习2 2．（多选）．（多选）如图所示，一个固定在竖直平面上的光如图所示，一个固定在竖直平面上的光滑圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，滑圆形管道，管道里有一个直径略小于管道内径的小球，小球在管道内做圆周运动，下列说法中正确的是（小球在管道内做圆周运动，下列说法中正确的是（ ））•A A．小球通过管道最低点时，管道对球的弹力向下．小球通过管道最低点时，管道对球的弹力向下•B B．小球通过管道最低点时，管道对球的弹力向上．小球通过管道最低点时，管道对球的弹力向上•C C．小球通过管道最高点时，管道对球的弹力可能向上．小球通过管道最高点时，管道对球的弹力可能向上•D D．小球通过管道最高点时，小球对管道可能无压力．小球通过管道最高点时，小球对管道可能无压力BCD最高点时接触最高点时接触物可以提供拉物可以提供拉力或支持力力或支持力均是有支撑的小球均是有支撑的小球 课堂小结课堂小结 一竖直面内的圆周运动一竖直面内的圆周运动 二处理圆周运动的步骤二处理圆周运动的步骤 作业作业 课本课本P40 P40 第第 5 105 10题题 。