绳杆模型ppt课件.ppt

分析解决圆周运动动力学问题的基本步骤 1 明确研究对象2 分析运动 确定圆周运动所在的平面 明确圆周运动的轨迹 半径 圆心位置及运动量 写出运动需要的向心力 3 分析受力 沿半径方向各个力的合力提供向心力 4 据牛顿第二定律列方程F供 F需 并求解 匀速圆周运动基本问题 供 受力 需 运动 知识点回顾 半径不变以一定的V或 或T做圆周运动时F需 沿半径方向的合力F供来提供 即向心力来源 m 2r 课题导入 竖直面圆周运动最高点的临界问题 一 细绳模型二 细杆模型 目标引领 问题一 长为r的轻绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做圆周运动 当经过最高点时 小球的速度为V求绳的拉力大小 注绳的拉力不为零 V 问题二 当小球在最高点的V逐渐增大或减小时求绳的拉力大小如何变化 问题三 当小球在通过最高点时绳拉力大小减小为零时 小球的速度大小又是多少呢 独立自学 一 竖直平面内圆周运动的临界问题 对于物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动 该类运动常有临界问题 题中常出现 最大 最小 刚好 等词语 常分析两种模型 轻绳模型和轻杆模型 分析比较如下 引导探究一 一 细绳模型 理论研究 2 能过最高点的临界条件 物体不能到达最高点 一 细绳模型 问题探讨 小球以不同速度通过最高点时细绳对小球拉力的情况 例1 绳系着装有水的水桶 在竖直平面内做圆周运动 成为 水流星 水的质量m 0 5kg 绳长L 0 4m 求 g 10m s2 求水桶经过最高点时水不流出的最小速率 水在最高点速率V 4m s时 桶底对水的压力 学以致用 理论研究 二 细杆模型 1 能过最高点的临界条件 m O r v 二 细杆模型 细杆对小球有拉力 细杆对小球有支持力 细杆对小球无作用力 细杆对物体可以施加拉力或者施加支持力 问题探讨 2 小球以不同速度通过最高点时细杆对小球的作用情况 例2 如图所示 细杆的一端与小球相连 可绕过O点自由转动 细杆长0 5m 小球质量为0 5kg 现给小球一初速度使它做竖直面圆周运动 求 小球通过最高点时 下列两种情况下杆对球作用力的大小 g 10m s2 1 过最高点时小球的速率为1 0m s 2 过最高点时小球的速率为4 0m s 学以致用 例1 长度为L 0 5m的轻质细杆OA A端有一质量为m 3 0kg的小球 如图5所示 小球以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2 0m s g取10m s2 则此时细杆OA受到 A 6 0N的拉力B 6 0N的压力C 24N的拉力D 24N的压力 B 做圆周运动的物体一旦失去向心力的用 它会怎样运动呢 它会飞出去吗 如果物体受的合力不足以提供向心力 它会怎样运动呢 离心运动 做圆周运动的物体 它的线速度方向就在圆周的切线上 物体之所以没有飞出去 是因为它受到的合外力提供了它所需的向心力 当向心力突然消失时 物体就沿切线飞出去 当向心力不足时 物体虽不会沿切线飞出去 也会逐渐远离圆心 定义 做匀速圆周运动的物体 在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需要的向心力的情况下 将远离圆心运动下去 这种运动叫离心运动 应用 离心干燥器 离心水泵 洗衣机脱水 棉砂糖 制作无缝钢管 魔盘游戏 汽车转弯 转动的砂轮速度不能过大 1 提供的外力F超过所需的向心力 物体靠近圆心运动 2 提供的外力F恰好等于所需的向心力 物体做匀速圆周运动 3 提供的外力F小于所需的向心力 物体远离圆 4 物体原先在做匀速圆周运动 突然间外力消失 物体沿切线方向飞 总结 重力 绳的拉力 重力 杆的拉力或支持力 竖直面圆周运动最高点的临界问题 目标升华 1 如图所示 长为2L的轻杆 两端各固定一小球 A球质量为m1 B球质量m2 过杆的中点O有一水平光滑固定轴 杆可绕轴在竖直平面内转动 当转动到竖直位置且A球在上端 B球在下端时杆的角速度为 此时杆对转轴的作用力为零 则A B小球的质量之比为 A 1 1 D 3 30 2020 当堂诊学 例2 轻杆长L 1m 其两端各连接质量为1kg的小球 杆可绕距B端0 2m处的轴o在竖直面内自由转动 轻杆由水平静止转至竖直方向 A球在最低点时的速度大小为4m s 求此时B球对杆的作用力 A B rA 0 8 rB 0 2 研B最高点 据牛二律 mg FB m 2rB 解 AB在同一个物体上同一时刻 相同 在B通过最高点时 FB m 2rB mg 1 52 0 2 1 10