生活中的圆周运动含动画.ppt

生活中的圆周运动,知识回顾,1、向心力的定义：,指向圆心的合外力,4、向心力的来源（难点）：,向心力按照效果命名的力，是一个力或几个力的合力或分力来充当 。,2、向心力的大小：,3、向心力的方向：,时刻指向圆心，时刻变化,一、汽车过拱形桥：,F压FNmg,水平桥,1、水平桥：,2、凹形桥：,F压FN,=,由牛顿第三定律的：,3、拱形桥：,由牛顿第三定律的：,=,扩展：地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？此时，车的速度是多少？（地球半径R=6400km),根据牛顿第二定律：,雨伞上的雨滴和高速旋转的转盘上的木块会做什么运动？为什么？,1、定义：,当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动。,四、离心运动：,2、条件：,F=m,Fm,Fm,F=0,“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动,2、说明：,3、总结：力与运动轨迹的关系：,（1）F=,匀速圆周运动,（2）F=0,（3）F,（4）F,离心抛掷,离心脱水,离心分离,离心甩干,4、离心运动的应用,离心运动的应用,4、离心运动的防止,要防止离心现象发生，该怎么办？,1、减小物体运动的速度，使物体作圆周运动时所需的向心力减小,2、增大合外力，使其达到物体作圆周运动时所需的向心力,1、摩托车在实现水平路面转弯时，是什么力使它转弯？,mg,FN,Ff,FN = mg 摩擦力使其转弯,三、水平面内的圆周运动,F合=ff=mv2/r,F合=mgtan=Fn,汽车赛道转弯处是外高内低 （并且超车道比主车道更加倾斜）,汽车在倾斜路面上转弯靠合力提供向心力,G,Fn,车轮的构造,火车车轮有突出的轮缘,1、铁路的弯道,内外轨道一样高,G,FN,外轨对轮缘的弹力提供向心力,.,F,2、外轨略高于内轨：,火车的向心力：,F向=F=,竖直方向：,F1= mg,（1）以规定速度转弯：,注意：火车转弯向心力是水平的。,（2）当火车行驶速率vv规定时，,（3）当火车行驶速率vv规定时，,外轨对轮缘有侧压力；,内轨对轮缘有侧压力。,演示实验：过山车模型,3、为什么h越大，车就越容易过最高点？,2、过山车过最高点，至少需要多大的速度？此时车受到轨道的压力多大？,1、当车在最高点的速度 ，此时车受到轨道的压力多大？,=mv2/R,FN=mg,mg=mv2/R,练习.一细绳与水桶相连,水桶中装有水,水桶与细绳一起在竖直平面内做圆周运动,如右图所示,水的质量是m0.5kg,水的重心到转轴的距离L50cm. (1).若在最高点时水不流出来,求桶的最小速度; (2).若在最高点时水桶的速率V3m/s,求水对桶底的压力.,mg,（1）,（2）,长为L的细绳拴着质量为m 的小球在竖直平面内做圆周运动。,最高点：,小球刚好过最高点，,重力完全提供向心力。,小球不能过最高点。,小球能过最高点，,绳对小球有向下的拉力。,一、绳球问题：,最低点：,mg,小球处于超重状态。,二、杆球问题：,长为R的轻杆一端固定着一质量为m的小球，使小球在竖直平面内做圆周运动。,最高点：,拉力,支持力,最高点的最小速度是多少?,思考,最小速度v=0，此时F=mg.,临界速度,能过最高点，杆对小球无作用力。,过最高点，杆对小球有拉力。,过最高点，杆对小球有支持力。,o,A,最低点：,小球在最低点处于超重状态。,三.例题,例1.长L0.5m、质量可以忽略的杆,其下端固定于O点,上端连有质量2的小球,它绕O点在竖直平面内做匀速圆周运动.当通过最高点时,如图所示,在下列情况下,求杆受到的力.(g10m/s2),(3).通过最低点时,情况又如何呢?,(4).如果和小球相连的是细绳而不是细杆,情况又如何呢?,16N 44N,练习:用钢管做成半径为R=0.5m的光滑圆环(管径远小于R)竖直放置,一小球(可看作质点,直径略小于管径)质量为m=0.2kg在环内做圆周运动,求:小球通过最高点A时,下列两种情况下球对管壁的作用力。 取g=10m/s2 A的速率为1.0m/s A的速率为4.0m/s,解：,先求出杆的弹力为0的速率v0,mg=mv02/l,v02=gl=5,v0=2.25 m/s,(1) v1=1m/s v0 球应受到内壁向上的支持力N1,受力如图示:,mg-FN1=mv12/l,得: FN1 =1.6 N,(2) v2=4m/s v0 球应受到外壁向下的支持力N2 如图所示:,则 mg+ FN2 =mv22/l,得 FN2 =4.4 N,由牛顿第三定律,球对管壁的作用力分别为:(1)对内壁1.6N向下的压力;(2)对外壁4.4N向上的压力。,小结：二、有支撑的物体 （例：小球与杆相连，球在光滑封闭管中运动）,2、小球过最高点时，轻杆对小球的弹力情况：,B、当 时，杆对小球有指向圆心的拉力，其大小随速度的增大而增大。,C、 时，对小球的支持力方向竖直向上，大小随速度的增大而减小，取值范围是：,A、当 时，杆对小球的支持力,杆,管道,练习:如图所示，轻杆的一端固定一质量为m的小球，并以另一端O为圆心，使小球在竖直面内做半径为R的圆周运动，以下说法正确的是：,A、小球过最高点时的起