高三物理一輪復(fù)習(xí)專題四曲線運(yùn)動(dòng)-圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué).ppt

圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué),共2課時(shí),教學(xué)目標(biāo),掌握解決圓周運(yùn)動(dòng)的方法 掌握豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng) 掌握水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng) 掌握處理臨界問題的方法 培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力,教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn),豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的處理方法 水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)的處理方法 臨界問題的分析處理方法,一、向心力,定義：做圓周運(yùn)動(dòng)的物體所受的指向圓心的合外力 作用效果：產(chǎn)生向心加速度，以不斷改變物體的線速度方向，維持物體做圓周運(yùn)動(dòng) 方向：總是沿半徑指向圓心，是一個(gè)變力 大小：Fma=mv2/r=mrw2=mvw,二、向心力的來源,向心力可以是重力、彈力、摩擦力等各種力，也可以是合力或某個(gè)力的分離，總之，只要達(dá)到維持物體做圓周運(yùn)動(dòng)效果的里，就是向心力。,水平圓盤上隨圓盤一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的物體，轉(zhuǎn)彎的火車，在水平面和傾斜面上轉(zhuǎn)彎的汽車等等。,三、圓周運(yùn)動(dòng)中向心力分析,1、勻速圓周運(yùn)動(dòng)：物體做運(yùn)速率圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的外力的合外力就是向心力。 2、變速圓周運(yùn)動(dòng)：在變速圓周運(yùn)動(dòng)中，合外力大小隨時(shí)間改變，其方向也不沿半徑指向圓心。合外力沿半徑的方向上的分力提供向心力，是物體產(chǎn)生向心加速度，改變速度方向。,【內(nèi)容一】豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng),豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)，對于物體在豎直平面內(nèi)做變速圓周運(yùn)動(dòng)的問題，中學(xué)物理只研究物體通過最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況，并經(jīng)常出現(xiàn)臨界狀態(tài)。,（1）如圖所示，沒有物體支撐的小球，在豎直平面做圓周運(yùn)動(dòng)過最高點(diǎn)的情況：,臨界條件：繩子或軌道對小球沒有力的作用：mg=mv2/Rv臨界=,（可理解為恰好轉(zhuǎn)過或恰好轉(zhuǎn)不過的速度）,能過最高點(diǎn)的條件：v,，當(dāng)V,繩對球產(chǎn)生拉力，軌道對球產(chǎn)生壓力,時(shí)，,不能過最高點(diǎn)的條件：VV臨界（實(shí)際是球還沒到最高點(diǎn)時(shí)就脫離了軌道）,要點(diǎn)透析,（2）如圖（a）的球過最高點(diǎn)時(shí)，輕質(zhì)桿（管）對球產(chǎn)生的彈力情況：,當(dāng)v0時(shí)，Nmg（N為支持力）,當(dāng) 0v,時(shí)， N隨v增大而減小，且 mgN0，N為支持 力,當(dāng)v=,時(shí)，N0,當(dāng)v,時(shí)，N為拉力，N隨v的增大而增大（此時(shí)N為拉力，方向指向圓心）,若是圖（b）的小球，此時(shí)將脫離軌道做平拋運(yùn)動(dòng)因?yàn)檐壍缹π∏虿荒墚a(chǎn)生拉力,要點(diǎn)透析,例題1：如圖，細(xì)桿的一端與一球相連，可繞過o點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)，現(xiàn)給小球一個(gè)初速度，使它做圓周運(yùn)動(dòng)，圖中a、b分別表示小球軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，則桿對小球的作用力可能是（ ）,a處為拉力，b處為拉力 a處為拉力，b處為推力 a處為推力，b處為拉力 a處為推力，b處為推力,AB,a,b,練習(xí)1：如圖，長為L的輕桿，一端固定一個(gè)小球，使小球P在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，關(guān)于小球在最高點(diǎn)時(shí)的速度v，下列說法正確的是（ ）,v的最小值為 v有零逐漸增大，向心力也逐漸增大 v由 逐漸增大，桿對小球的彈力也逐漸增大 v由 逐漸減少，桿對小球的彈力也逐漸減少,BC,【例題】一內(nèi)璧光滑的環(huán)形細(xì)園管，位于豎直平面內(nèi)，環(huán)的半徑為R（比細(xì)管大得多），在圓筒中有兩個(gè)直徑與細(xì)管內(nèi)徑相同的小球A、B（可視為質(zhì)點(diǎn)）。A球的質(zhì)量為m1，B球的質(zhì)量為m2，它們都沿圓環(huán)形圓管順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過最低點(diǎn)的速度都是V0，設(shè)A球運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)，B球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)，若要此時(shí) 兩球作用于圓筒的合力為零，那么m1、m2、R、與V0應(yīng)滿足什么關(guān)系式？,A,B,練習(xí)：長度為L0.50m，A端有一質(zhì)量為m3.0kg如圖所示，小球o點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，通過最高點(diǎn)時(shí)，小球的速率是2m/s，g10ms，則此時(shí)細(xì)桿OA受到？,6.0N的拉力 6.0N的壓力 24N的拉力 24N的壓力,【內(nèi)容二】水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng),指物體的運(yùn)動(dòng)軌跡在水平面內(nèi)，由水平面內(nèi)的合力提供向心力。 汽車在水平面內(nèi)或者傾斜路面轉(zhuǎn)彎。,【例題】在高速公路上，汽車設(shè)計(jì)的時(shí)速是108km/h。汽車在這種路面上行駛時(shí)，它的輪胎與地面的最大靜摩擦力等于車重的0.6倍，,如果汽車在這張高速公路的水平彎道上拐彎，假設(shè)彎道的路面是水平的，其彎道的最小半徑是多少？ 如果高速路上設(shè)計(jì)了圓弧拱橋，要使汽車能夠以設(shè)計(jì)時(shí)速安全通過圓弧拱橋，這個(gè)圓弧拱橋的半徑是多少？（g=10m/s2）,【內(nèi)容三】臨界問題分析,圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問題的分析與求解方法不只是豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)中存在臨界問題，其他許多問題中也有臨界問題，對這類問題的求解一般都是先假設(shè)某量達(dá)到最大最小的臨界情況，從而建立方程式求解。,【例題】如圖，兩個(gè)用相同材料制成的靠摩擦轉(zhuǎn)動(dòng)的輪A輪B水平放置，兩輪半徑RA2RB。當(dāng)主動(dòng)輪A勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在A輪邊緣上放置的小木塊恰能相對靜止在A輪邊緣上，若將小木塊放在B輪上，欲使木塊相對B輪也靜止，則木塊距B輪轉(zhuǎn)軸的最大距離為（ ）,RB/4 RB/3 RB/2 RB,C,【練習(xí)】如圖，兩繩系一質(zhì)量為m0.1kg的小球，兩繩的另一端分別固定與軸的AB兩處，上面繩長L2m。兩繩拉直時(shí)與軸的夾角分別為300和450，問球的角速度在什么范圍內(nèi)兩繩始終有張力？,【例3】如右圖所示，豎直圓簡內(nèi)壁光滑，半徑為R頂部有入口A，在A的正下方h處有出口B，一質(zhì)量為m的小球從入口A沿圓筒壁切線方向水平射人圓筒內(nèi)，要使球從B處飛出。小球進(jìn)入入口A處的速度v0應(yīng)滿足什么條件?在運(yùn)動(dòng)過程，球?qū)ν驳膲毫Χ啻?,【例】如圖所示，在圓柱形房屋天花板中心O點(diǎn)懸掛一根長為L的細(xì)繩，繩的下端掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球，