高三物理一轮复习专题四曲线运动-圆周运动的动力学.ppt

圆周运动的动力学,共2课时,教学目标,掌握解决圆周运动的方法 掌握竖直平面内的圆周运动 掌握水平面内的圆周运动 掌握处理临界问题的方法 培养学生解决实际问题的能力,教学重点、难点,竖直平面内的圆周运动的处理方法 水平面内的圆周运动的处理方法 临界问题的分析处理方法,一、向心力,定义：做圆周运动的物体所受的指向圆心的合外力 作用效果：产生向心加速度，以不断改变物体的线速度方向，维持物体做圆周运动 方向：总是沿半径指向圆心，是一个变力 大小：Fma=mv2/r=mrw2=mvw,二、向心力的来源,向心力可以是重力、弹力、摩擦力等各种力，也可以是合力或某个力的分离，总之，只要达到维持物体做圆周运动效果的里，就是向心力。,水平圆盘上随圆盘一起匀速转动的物体，转弯的火车，在水平面和倾斜面上转弯的汽车等等。,三、圆周运动中向心力分析,1、匀速圆周运动：物体做运速率圆周运动时受到的外力的合外力就是向心力。 2、变速圆周运动：在变速圆周运动中，合外力大小随时间改变，其方向也不沿半径指向圆心。合外力沿半径的方向上的分力提供向心力，是物体产生向心加速度，改变速度方向。,【内容一】竖直平面内的圆周运动,竖直平面内的圆周运动，对于物体在竖直平面内做变速圆周运动的问题，中学物理只研究物体通过最高点和最低点的情况，并经常出现临界状态。,（1）如图所示，没有物体支撑的小球，在竖直平面做圆周运动过最高点的情况：,临界条件：绳子或轨道对小球没有力的作用：mg=mv2/Rv临界=,（可理解为恰好转过或恰好转不过的速度）,能过最高点的条件：v,，当V,绳对球产生拉力，轨道对球产生压力,时，,不能过最高点的条件：VV临界（实际是球还没到最高点时就脱离了轨道）,要点透析,（2）如图（a）的球过最高点时，轻质杆（管）对球产生的弹力情况：,当v0时，Nmg（N为支持力）,当 0v,时， N随v增大而减小，且 mgN0，N为支持 力,当v=,时，N0,当v,时，N为拉力，N随v的增大而增大（此时N为拉力，方向指向圆心）,若是图（b）的小球，此时将脱离轨道做平抛运动因为轨道对小球不能产生拉力,要点透析,例题1：如图，细杆的一端与一球相连，可绕过o点的水平轴自由转动，现给小球一个初速度，使它做圆周运动，图中a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点，则杆对小球的作用力可能是（ ）,a处为拉力，b处为拉力 a处为拉力，b处为推力 a处为推力，b处为拉力 a处为推力，b处为推力,AB,a,b,练习1：如图，长为L的轻杆，一端固定一个小球，使小球P在竖直平面内做圆周运动，关于小球在最高点时的速度v，下列说法正确的是（ ）,v的最小值为 v有零逐渐增大，向心力也逐渐增大 v由 逐渐增大，杆对小球的弹力也逐渐增大 v由 逐渐减少，杆对小球的弹力也逐渐减少,BC,【例题】一内璧光滑的环形细园管，位于竖直平面内，环的半径为R（比细管大得多），在圆筒中有两个直径与细管内径相同的小球A、B（可视为质点）。A球的质量为m1，B球的质量为m2，它们都沿圆环形圆管顺时针运动，经过最低点的速度都是V0，设A球运动到最低点时，B球运动到最高点，若要此时 两球作用于圆筒的合力为零，那么m1、m2、R、与V0应满足什么关系式？,A,B,练习：长度为L0.50m，A端有一质量为m3.0kg如图所示，小球o点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时，小球的速率是2m/s，g10ms，则此时细杆OA受到？,6.0N的拉力 6.0N的压力 24N的拉力 24N的压力,【内容二】水平面内的圆周运动,指物体的运动轨迹在水平面内，由水平面内的合力提供向心力。 汽车在水平面内或者倾斜路面转弯。,【例题】在高速公路上，汽车设计的时速是108km/h。汽车在这种路面上行驶时，它的轮胎与地面的最大静摩擦力等于车重的0.6倍，,如果汽车在这张高速公路的水平弯道上拐弯，假设弯道的路面是水平的，其弯道的最小半径是多少？ 如果高速路上设计了圆弧拱桥，要使汽车能够以设计时速安全通过圆弧拱桥，这个圆弧拱桥的半径是多少？（g=10m/s2）,【内容三】临界问题分析,圆周运动中的临界问题的分析与求解方法不只是竖直平面内的圆周运动中存在临界问题，其他许多问题中也有临界问题，对这类问题的求解一般都是先假设某量达到最大最小的临界情况，从而建立方程式求解。,【例题】如图，两个用相同材料制成的靠摩擦转动的轮A轮B水平放置，两轮半径RA2RB。当主动轮A匀速转动时，在A轮边缘上放置的小木块恰能相对静止在A轮边缘上，若将小木块放在B轮上，欲使木块相对B轮也静止，则木块距B轮转轴的最大距离为（ ）,RB/4 RB/3 RB/2 RB,C,【练习】如图，两绳系一质量为m0.1kg的小球，两绳的另一端分别固定与轴的AB两处，上面绳长L2m。两绳拉直时与轴的夹角分别为300和450，问球的角速度在什么范围内两绳始终有张力？,【例3】如右图所示，竖直圆简内壁光滑，半径为R顶部有入口A，在A的正下方h处有出口B，一质量为m的小球从入口A沿圆筒壁切线方向水平射人圆筒内，要使球从B处飞出。小球进入入口A处的速度v0应满足什么条件?在运动过程，球对筒的压力多大?,【例】如图所示，在圆柱形房屋天花板中心O点悬挂一根长为L的细绳，绳的下端挂一个质量为m的小球，