(公开课)§4 圆周运动动力学问题及实例分析

1、 4 :4 :圆周运动动力学问题及实例分析圆周运动动力学问题及实例分析 厦门市大同中学高三物理备课组厦门市大同中学高三物理备课组 制作制作1、向心力及来源、向心力及来源（1）向心力是按 命名的力，其动力学效果在于产生向心加速度，方向指向圆心,它只改变线速度方向，不会改变线速度的大小，不做功。它可以是作圆周运动的物体受到的某一个力或是几个力的合力，或者是某一个力的分力。效果效果Trmrr22224m=vm=F向向= = 表达式： （2）分析向心力来源的步骤是：首先确定研究对首先确定研究对象运动的轨道平面和圆心的位置，然后分析圆周运象运动的轨道平面和圆心的位置，然后分析圆周运动物体所受的力动物体所

2、受的力, ,作出受力图作出受力图, ,最后找出充当向心力最后找出充当向心力的力。的力。【知识梳理【知识梳理 双基再现】双基再现】2、动力学特征及应用、动力学特征及应用方向：指向圆心，时刻在变化方向：指向圆心，时刻在变化。且有：。且有：【知识梳理【知识梳理 双基再现】双基再现】 （1 1）物体做）物体做匀速匀速圆周运动时，圆周运动的向心圆周运动时，圆周运动的向心力是由力是由 提供提供合力合力222)2(TmrmrrvmmaFF=向向合（2）物体做变速变速圆周运动时，只需将物体受到的力沿半径方向和垂直于半径方向进行正交分解，然后，沿半径方向的合力就提供向心力沿半径方向的合力就提供向心力。沿切线方向

3、的合力则用于改变线速度的大小。【小试身手【小试身手 轻松过关】轻松过关】1、如图所示，小物体、如图所示，小物体A与圆盘保持相对静止，与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A的受力情况的受力情况是：是：( )A受重力、支持力和指向圆心的摩擦力受重力、支持力和指向圆心的摩擦力 B受重力、支持力受重力、支持力C受重力、支持力、向心力、摩擦力受重力、支持力、向心力、摩擦力 D以上均不正确以上均不正确OAmgNfA2 2、下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别有什么力提供？、下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别有什么力提供？Main IdearvOTmg【小试身手

4、【小试身手 轻松过关】轻松过关】考点考点1: 1:水平面内的匀速圆周运动水平面内的匀速圆周运动1.已知已知m、R、，物体相对圆盘静止，物体相对圆盘静止，（1）求物体摩擦力大小）求物体摩擦力大小（2）圆盘转速增加，摩擦力如何变化）圆盘转速增加，摩擦力如何变化（3）当摩擦力达到最大静摩擦时，）当摩擦力达到最大静摩擦时，转速继续增加，物体运动状态有转速继续增加，物体运动状态有何改变？何改变？mgNf解解:(1)摩擦力提供向心力，受力如图摩擦力提供向心力，受力如图 rmf2=(2)摩擦力增大，直至达到最大静摩擦力摩擦力增大，直至达到最大静摩擦力(3)摩擦力不足以提供向心力摩擦力不足以提供向心力,物体将

5、做离心运动物体将做离心运动.【合作探究【合作探究 交流展示】交流展示】考考点点1：水水平平面面内内的的圆圆周周运运动动【合作探究【合作探究 交流展示】交流展示】铁路的弯道铁路的弯道火车车轮的构造火车车轮的构造火车车轮有火车车轮有突出的轮缘突出的轮缘FNFG铁路的弯道铁路的弯道(1)内外轨道一样高时转弯火车车轮受三个力：火车车轮受三个力：重力、支持力、外重力、支持力、外轨对轮缘的弹力轨对轮缘的弹力.外轨对轮缘的弹力外轨对轮缘的弹力F提供向心力提供向心力F=F向向由于该弹力是由于该弹力是由轮缘和外轨由轮缘和外轨的挤压产生的的挤压产生的,且由于火车质且由于火车质量很大量很大,故轮缘故轮缘和外轨间的相

6、和外轨间的相互作用力很大互作用力很大,易损坏铁轨易损坏铁轨.rvmF2=怎么办怎么办? ?【合作探究【合作探究 交流展示】交流展示】考考点点1：水水平平面面内内的的圆圆周周运运动动铁路的弯道铁路的弯道(2) 外轨高内轨低时转弯rvmmg2tan=Lghrv=rvmmg2sin=rvmLhmg2=h、r越大越大,火车转火车转弯越安全弯越安全GFnNhL此为火车转此为火车转变时的安全变时的安全速度速度r思考思考:(1)如果如果v行驶行驶v安全安全,情况如何情况如何?(2)如果如果v行驶行驶gRgRF FN2N2实际实际问题问题变化变化模型模型 车过拱桥车过拱桥V0内内外外轨轨不受力不受力V0=gR

7、gR支持力支持力V0gRgR【合作探究【合作探究 交流展示】交流展示】考点考点2:2:竖直平面内的圆周运动竖直平面内的圆周运动典型问题典型问题变速竖直圆周运动中的临界问题：变速竖直圆周运动中的临界问题：球球 绳绳 模模 型型【举一反三【举一反三 能力拓展】能力拓展】球球 杆杆 模模 型型【举一反三【举一反三 能力拓展】能力拓展】（1）明确研究）明确研究对象对象；（2）确定在哪个平面做圆周运动，找）确定在哪个平面做圆周运动，找圆圆心心和和半径半径；（3）确定研究的位置，）确定研究的位置，受力分析受力分析，分析，分析哪些力哪些力提供了向心力；提供了向心力；（5）据牛顿第二定律列方程。）据牛顿第二定律列方程。小结：小结：（4 4）将物体受到的力沿半径方向和垂直于半径将物体受到的力沿半径方向和垂直于半径方向进行正交分解，然后，方向进行正交分解，然后，沿半径方向的合力沿半