力和圆周运动专题.ppt

力和圆周运动专题,考 纲 要 求,学习目标 1知道描述圆周运动的各物 理量及其关系式。 2通过实例明确解圆周运动 问题的一般思路并能熟练运用。 3熟练掌握高中阶段圆周运 动的几种模型及其解题策略。,【预习自测】 1. 1：1：2 3：2：3 3：2：6 2. A 3. v1 v3v2 a1a3a2 T2T1=T3 4.,热点探究,例1 长为L=0.5m的轻质细杆，一端固定一个质量m=3kg的 小球，如图所示，轻杆以另一端O为轴，在竖直平面内做圆周 运动，通过最低点时小球的速率为 6m/s，求小球经过最高点 时对细杆的作用力。（g=10m/s2）,热点1 竖直面内的圆周运动,为什么解出负值？是否解法有误？,本题解完了吗？,负值表示小球受到向下的拉力，由牛顿第三定律知小球对杆的作用力为拉力，向上66N。,【思考与总结】,1恒力能提供匀速圆周运动的向心力吗？为什么？带电粒子在电场、磁场、重力场中做匀速圆周运动的条件是什么？ 2物体做圆周运动需满足怎样的“供求关系”？“供不应求”做什么运动？“供过于求”呢？,匀速圆周运动的条件是合外力恰好提供向心力，由于向心力是个变力，所以恒力不能提供匀速圆周运动的向心力，粒子在复合场中做匀速圆周运动的条件是恒力必须抵消，洛伦兹力提供向心力。,“供”即外力在向心方向的合力 ，“求”即物体做圆周运动所需要的向心力 ，其大小由向心力公式求出，当 = 时做圆周运动， 时做“向心”运动。,最高点绳的拉力恰好为零 ，即物体过最高点的最小速度v= 。,最高点恰好脱离时对桥压力为零 ，即物体过桥最高点的最大速度不能达 。,恰不滑动而甩出的临界条件是车与地面间恰好达最大静摩擦力 ，即汽车拐弯半径r时最大速度为,3圆周运动的临界条件 绳模型：,杆模型： 桥模型：,汽车拐弯：,4总结分析和解决动力学圆周运动问题的思路。,最高点物体速度恰好为零，即恰好能到达就可。,（1）审题对研究对象进行受力分析，列向心力方程。 （2）明确圆周运动的临界条件。 （3）研究变速圆周运动过程用动能定理或能量守恒。,热点2 天体的圆周运动,例2 2008年9月25日至28日，我国成功实施了“神舟”七号载人航天飞行并实现了航天员首次出舱。飞船先沿椭圆轨道1飞行，后在远地点P处通过控制变轨，由椭圆轨道1改为圆轨道2上运动，此圆轨道上运动周期约90分钟，下列判断正确的（ ） A飞船在P点必须加速才能实现变轨 B飞船在圆轨道上时，宇航员出舱前后都处于完全失重状态 C飞船在此圆轨道上运动的角速度大于同步卫星运动的角速度 D飞船变轨前过P点的加速度大于变轨后过P点的加速度,能否估算出此圆轨道离地高度?,ABC,1为什么绕地球做匀速圆周运动的卫星有最小运行周期和最大运行速度？ 2为什么同步卫星的各物理量都有确定值?,【思考与总结】,根据万有引力提供向心力，卫星运行的速度、周期等都随卫星匀速运动的轨道半径而变化，轨道半径越大则运行速度越小，运行周期越大，而轨道半径不能小于地球半径，所以卫星有最小运行周期和最大运行速度。,根据万有引力提供向心力，卫星运行的速度、角速度、周期、轨道半径等物理量中，只要一个量变化其他量就变化；而有一个量确定时，其他量也就确定，同步卫星与地球自转同步，有确定的周期，所以其他量也有确定值，只能位于赤道上空的确定轨道上。,例3 如图所示，建立Oxy坐标系，两平行极板P、Q垂直于y轴且关于x轴对称，极板长为l，板间距2l，一、四象限有磁感应强度为B的匀强磁场，方向垂直于坐标平面向里，位于极板左侧的粒子源可向任何方向发射质量m、电量-q、速率v0都相同且重力不计的带电粒子（打到极板上的粒子被吸收且电荷被导走，即并没使极板带电）。上述m、q、v0、B为已知量，求：,（1）带电粒子在磁场中的运动半径； （2）带电粒子在磁场中运动的最短时间和最长时间。,热点3 有界磁场中的匀速圆周运动,解：由洛伦兹力提供向心力 解得,正确解答本题的关键是什么？,由几何关系知粒子从上、下两 板边缘射出恰好以450角进入磁场， 最大圆心角 ，最小圆心角为 ， 最长时间为 最短时间为,确定与半径有关的几何关系 是解答有界磁场问题的关键,【思考与总结】 求解带电粒子在有界均强磁场中匀速圆周运动问题的思路?,一、确定圆心，画出运动轨迹。 二、构建三角关系（此为难点、重点）。 三、确定与半径有关的几何关系。 四、结合洛伦兹力