圆周运动的实例分析课件.ppt

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1、3圆周运动的实例分析4圆周运动与人类文明(选学)1．分析铁轨拐弯处的设计、骑自行车转弯等实例的动力学关系．2．认识向心力是以效果命名的力；知道什么是离心现象，说出物体做离心运动的条件．3．通过列举实例，感受圆周运动在生活、生产中的应用价值，说明离心运动的应用和防止．4．列举实例，指出圆周运动在人类文明进程中的广泛应用．认识到圆周运动对人类文明发展有重大影响．汽车过拱形桥(1)汽车过拱形桥时做圆周运动，所需向心力由和桥对汽车的的合力提供．重力G支持力N图2－3、4－1失重由以上两式可得：v越大，支持力N，向心力Fn，当时，N＝0.越小越大Fn＝G超重越大越大图2－3、4－2旋转秋千(1)

2、运动特点人(座椅)在内做圆周运动，悬线旋转成一个圆锥面(圆锥摆)．(如图2－3、4－3)水平面如图2－3、4－3(2)运动分析将“旋转秋千”简化，可以看作如右图的物理模型：①向心力做圆锥摆运动的小球在水平面内做匀速圆周运动的向心力是由其受到的重力mg和悬线拉力T的合力F合提供的．mgtanαlsinα角速度绳长无关ω越大越大火车转弯(1)运动特点火车转弯时做的是圆周运动．因而具有向心加速度，需要．(2)转弯处内外轨一样高的缺点如果转弯处内外轨一样高，则由提供向心力．这样铁轨和车轮极易受损．向心力外轨对轮缘的弹力(3)铁路弯道的特点①转弯处略高于．②铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜

3、向弯道的．③铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向，它提供了火车做圆周运动所需的．外轨内轨内侧圆心向心力离心运动(1)做圆周运动的物体，在向心力突然或时，物体或，这样的运动叫做离心运动．(2)做圆周运动的物体，由于本身，总有沿着圆周方向飞去的倾向．当物体所受合力F＝mRω2时，物体做圆周运动；当F＝0时，物体沿切线方向飞出；当F

4、3、4－5所示，有物体支撑的小球在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况．图2－3、4－5二、对火车转弯的理解弯道设计特点：在实际的火车转弯处，外轨高于内轨．分析转弯的思路(1)首先明确圆周平面是在水平面上虽然外轨高于内轨，但整个外轨是等高的，整个内轨是等高的．因而火车在行驶的过程中，重心的高度不变，即火车重心的轨迹在同一水平面内．故火车的圆周平面是水平面，而不是斜面．所以，火车的向心加速度和向心力均是沿水平面指向圆心．(2)明确向心力的来源，以及速度与轨道压力的关系在修筑铁路时，要根据转弯处轨道的半径和规定的行驶速度，适当调整内、外轨的高度差，使转弯时所需的向心力完全由重力G和支持力N的

5、合力提供，从而使外轨不受轮缘的横向挤压(如所示)．图2－3、4－6由以上分析可知：①当火车转弯速率v等于v0时，F＝F向，内外轨道对轮缘都没有侧压力．②当火车转弯速率v大于v0时，FF向，内轨对轮缘有侧压力．三、稳定圆周运动、离心运动、向心运动的比较向心运动如果做匀速圆周运动的物体所受指向圆心的力突然变大，此力大于做圆周运动所需的向心力，则物体就会做靠近圆心的曲线运动．如图2－3、4－7所示，当绳的拉力为F时，球在光滑的水平面上做匀速圆周运动，若拉力F逐渐增大，则球做曲线运动的同时向圆心靠近．图2－3、4－7动力学分析物体做

6、圆周运动时需要有提供向心力的合外力，合外力的大小决定了物体的运动，情况如所示．图2－3、4－8竖直平面内的圆周运动【典例1】如图2-3、4-9所示，质量为0.5kg的小桶里盛有1kg的水，用细绳系住小桶在竖直平面内做“水流星”表演，转动半径为1m，小桶在最高点的速度为5m/s，g取10m/s2.求：图2－3、4－9借题发挥(1)在最高点应是桶和水整体受到的合力提供向心力．(2)抓住绳类模型通过最高点的临界条件(绳拉力恰好为零)是解题的关键．答案B水平面内的圆周运动【典例2】汽车与公路面的动摩擦因数为μ＝0.1，公路某转弯处的圆弧半径为R＝4m.(1)若路面水平，要使汽车转弯时不发生侧滑，汽

7、车速度不能超过多少？(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g＝10m/s2)(2)当超过vm时，将会出现什么现象？答案(1)2m/s(2)见解析借题发挥解决圆周运动问题的步骤(1)选做圆周运动的物体为研究对象，并视为质点．(2)确定物体做圆周运动的轨道平面，以及圆心位置和轨道半径．(3)对研究对象进行受力分析，画出受力分析示意图．(4)分析物体的受力情况，判断哪些力提供向心力，运用平行四边形定则或正交分解法求出向心力，这是解