2018秋沪科版高中物理必修2课件：第2章研究圆周运动 本章整合2

1、本章整合本章知识可分为四个组成部分。第一部分为匀速圆周运动及描述;第二部分为向心力和向心加速度;第三部分为向心力的实例分析;第四部分为离心运动。一、匀速圆周运动及描述二、向心力和向心加速度 三、向心力的实例分析 四、离心运动 一、分析圆周运动问题的基本方法【例1】 在右图中,两根长度相同的轻绳(图中未画出),连接着相同的两个小球,让它们穿过光滑的杆在水平面内做匀速圆周运动,其中O为圆心,两段细绳在同一直线上,此时,两段绳子受到的拉力之比为多少?解析:设每段绳子长为l,对球2:F2=2ml2对球1:F1-F2=ml2答案:32 方法技巧1.分析物体的运动情况,明确圆周运动的轨道平面、圆心和半径是

2、解题的先决条件。在分析具体问题时,首先要明确其圆周轨道在怎样的一个平面内,确定圆心在何处,半径是多大,这样才能掌握做圆周运动物体的运动情况。2.分析物体的受力情况,弄清向心力的来源是解题的关键,跟运用牛顿第二定律解直线运动问题一样,解圆周运动问题,也要先选择研究对象,然后进行受力分析,画出受力示意图,这是解题不可缺少的步骤。3.由牛顿第二定律F=ma列方程求解相应问题,其中F是指指向圆心方向的合外力(向心力),a是指向心加速度。二、圆周运动中的临界问题当物体从某种特性变化为另一种特性时发生质的飞跃的转折状态,通常叫做临界状态,出现临界状态时,既可理解为“恰好出现”,也可理解为“恰好不出现”。【

3、例2】 一水平放置的圆盘,可以绕中心O点旋转,盘上放一个质量是0.4 kg的铁块(可视为质点),铁块与中间位置的转轴处的圆盘用轻质弹簧连接,如图所示。铁块随圆盘一起匀速转动,角速度是10 rad/s时,铁块距中心O点30 cm,这时弹簧对铁块的拉力大小为11 N,g取10 m/s2。求:(1)圆盘对铁块的摩擦力大小;(2)若此情况下铁块恰好不向外滑动(视最大静摩擦力等于滑动摩擦力),则铁块与圆盘间的动摩擦因数为多大?解析:(1)弹簧弹力与铁块受到的静摩擦力的合力提供向心力,根据牛顿第二定律得F+f=m2r代入数值解得f=1 N。(2)此时铁块恰好不向外侧滑动,则所受到的静摩擦力就是最大静摩擦力

4、,则f=mg答案:(1)1 N(2)0.25 方法技巧1.轻绳类轻绳拴球在竖直面内做圆周运动,过最高点时,临界速度为v= ,此时F绳=0。2.轻杆类小球能过最高点的临界条件是v=0。3.汽车过拱桥 4.摩擦力提供向心力如图所示,物体随着水平圆盘一起转动,汽车在水平路面上转弯,它们做圆周运动的向心力等于静摩擦力,当静摩擦力达到最大时,体以半径R做圆周运动的临界速度。 三、圆周运动与平抛运动结合的问题【例3】 在右图中,用内壁光滑的薄壁细圆管弯的由半圆形APB(圆半径比细管的内径大得多)和直线BC组成的轨道固定在水平桌面上,已知半圆形APB的半径R=1.0 m,BC段L=1.5 m。弹射装置将一个质量为1 kg的小球(可视为质点)以v0=5 m/s的水平初速度从A点弹入轨道,小球从C点离开轨道随即水平抛出,桌子的高度h=1.25 m,不计空气阻力,g取10 m/s2,取3.14。求:(1)小球在半圆轨道上运动时的向心力大小及从A运动到C点的时间;(2)小球落地瞬间速度方向与水平方向的夹角。小球从A到C的时间t=t1+t2=(0.628+0.3) s=0.928 s。(2)小球离开C点后做平抛运动,则vy=5 m/s 解得=45。答案:(1)25 N0.928 s(2)45方法技巧水平面内的圆周运动与平抛运动综合问题的解题关键1.明确水平面内匀速圆周运动的向心力来源,根据牛顿第二定