(公開(kāi)課)§4-圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題及實(shí)例分析

§4:圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題及實(shí)例分析

廈門(mén)市大同中學(xué)高三物理備課組制作1、向心力及來(lái)源〔1〕向心力是按命名的力，其動(dòng)力學(xué)效果在于產(chǎn)生向心加速度，方向指向圓心,它只改變線速度方向，不會(huì)改變線速度的大小，不做功。它可以是作圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到的某一個(gè)力或是幾個(gè)力的合力，或者是某一個(gè)力的分力。效果Trmrr22224m=vm=F向πω=

表達(dá)式：〔2〕分析向心力來(lái)源的步驟是：首先確定研究對(duì)象運(yùn)動(dòng)的軌道平面和圓心的位置，然后分析圓周運(yùn)動(dòng)物體所受的力,作出受力圖,最后找出充當(dāng)向心力的力?！局R(shí)梳理雙基再現(xiàn)】2、動(dòng)力學(xué)特征及應(yīng)用方向：指向圓心，時(shí)刻在變化。且有：【知識(shí)梳理雙基再現(xiàn)】〔1〕物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是由提供合力〔2〕物體做變速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，只需將物體受到的力沿半徑方向和垂直于半徑方向進(jìn)行正交分解，然后，沿半徑方向的合力就提供向心力。沿切線方向的合力那么用于改變線速度的大小?！拘≡嚿硎州p松過(guò)關(guān)】1、如下圖，小物體A與圓盤(pán)保持相對(duì)靜止，跟著圓盤(pán)一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，那么A的受力情況是：()A．受重力、支持力和指向圓心的摩擦力B．受重力、支持力C．受重力、支持力、向心力、摩擦力D．以上均不正確OAmgNfA2、以下物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，向心力分別有什么力提供？rvOTmg【小試身手輕松過(guò)關(guān)】考點(diǎn)1:水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)1.m、R、ω，物體相對(duì)圓盤(pán)靜止，〔1〕求物體摩擦力大小〔2〕圓盤(pán)轉(zhuǎn)速增加，摩擦力如何變化〔3〕當(dāng)摩擦力到達(dá)最大靜摩擦?xí)r，轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加，物體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)有何改變？mgNf解:(1)摩擦力提供向心力，受力如圖

(2)摩擦力增大，直至到達(dá)最大靜摩擦力(3)摩擦力缺乏以提供向心力,物體將做離心運(yùn)動(dòng).【合作探究交流展示】

考點(diǎn)1：水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)

【合作探究交流展示】鐵路的彎道火車(chē)車(chē)輪的構(gòu)造火車(chē)車(chē)輪有突出的輪緣

FNFG鐵路的彎道(1)內(nèi)外軌道一樣高時(shí)轉(zhuǎn)彎火車(chē)車(chē)輪受三個(gè)力：重力、支持力、外軌對(duì)輪緣的彈力.外軌對(duì)輪緣的彈力F提供向心力F=F向由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的,且由于火車(chē)質(zhì)量很大,故輪緣和外軌間的相互作用力很大,易損壞鐵軌.怎么辦?【合作探究交流展示】考點(diǎn)1：水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)

鐵路的彎道(2)外軌高內(nèi)軌低時(shí)轉(zhuǎn)彎h、r越大,火車(chē)轉(zhuǎn)彎越平安GFnNhLθθ此為火車(chē)轉(zhuǎn)變時(shí)的平安速度r思考:(1)如果v行駛>v平安,情況如何?(2)如果v行駛<v平安,情況如何?θ很小時(shí),sinθ=tanθ【合作探究交流展示】考點(diǎn)1：水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)

rθ圓錐擺

3、如下圖，一圓錐擺擺長(zhǎng)為L(zhǎng)，下端拴著質(zhì)量為m的小球在水平面內(nèi)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)繩子與豎直方向成θ角時(shí)，圓錐擺的角速度是多少？【合作探究交流展示】考點(diǎn)1：水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)

OmgT小球受力：豎直向下的重力G沿繩方向的拉力T小球的向心力：由T和G的合力提供解：θL小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑由牛頓第二定律：即：F考點(diǎn)1：水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)

【合作探究交流展示】

典型問(wèn)題模型1：繩子OV0O受力分析GFT結(jié)論：

F向心=G+FT=mv2/r臨界：

F向心=mv02/r≥G

V0≥√gR雜技——水流星翻滾過(guò)山車(chē)實(shí)際問(wèn)題變化模型V0內(nèi)軌【合作探究交流展示】考點(diǎn)2:豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)——變速豎直圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題：

模型2：輕桿OV0受力分析OGFN1結(jié)論：

F向心=G+FN=mv2/r臨界：①拉力V0>√gRFN2實(shí)際問(wèn)題變化模型

車(chē)過(guò)拱橋V0內(nèi)外軌②不受力V0=√gR③支持力V0<√gR【合作探究交流展示】考點(diǎn)2:豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)典型問(wèn)題——變速豎直圓周運(yùn)動(dòng)中的臨界問(wèn)題：

球繩模型【舉一反三能力拓展】球桿模型【舉一反三能力拓展】〔1〕明確研究對(duì)象；圓周運(yùn)動(dòng)解題一般方法：〔2〕確定在哪個(gè)平面做圓周運(yùn)動(dòng)，找圓心和半徑；〔3〕確定研究的位置，受力分析，分析哪些力提供了向心力；〔5〕據(jù)牛頓第二定律列方程。小結(jié)：〔4