《匀速圆周运动的实例分析》课件

1、自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析3圆周运动的实例分析圆周运动的实例分析4圆周运动与人类文明圆周运动与人类文明(选学选学)自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析1分析铁轨拐弯处的设计、骑自行车转弯等实例的动力学分析铁轨拐弯处的设计、骑自行车转弯等实例的动力学关系关系2认识向心力是以效果命名的力；知道什么是离心现象，认识向心力是以效果命名的力；知道什么是离心现象，说出物体做离心运动的条件说出物体做离心运动的条件3通过列举实例，感受圆周运动在生活、生产中的应用价通过列举实例，感受

2、圆周运动在生活、生产中的应用价值，说明离心运动的应用和防止值，说明离心运动的应用和防止4列举实例，指出圆周运动在人类文明进程中的广泛应列举实例，指出圆周运动在人类文明进程中的广泛应用认识到圆周运动对人类文明发展有重大影响用认识到圆周运动对人类文明发展有重大影响自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析汽车过拱形桥汽车过拱形桥(1)汽车过拱形桥时做圆周运动，所需向心力由汽车过拱形桥时做圆周运动，所需向心力由 和桥和桥对汽车的对汽车的 的合力提供的合力提供重力重力G支持力支持力N自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名

3、师解疑名师解疑分类例析分类例析图图23、41 失重失重 由以上两式可得：由以上两式可得：v越大，支持力越大，支持力N ，向心力，向心力Fn ，当当 时，时，N0.越小越小越大越大FnG自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析超重超重 越大越大 越大越大 图图23、42自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析旋转秋千旋转秋千(1)运动特点运动特点人人(座椅座椅)在在 内做圆周运动，悬线旋转成一个圆锥内做圆周运动，悬线旋转成一个圆锥面面(圆锥摆圆锥摆)(如图如图23、43)水平面水平面如

4、图如图23、43自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析(2)运动分析运动分析将将“旋转秋千旋转秋千”简化，可以看作如右图的物理模型：简化，可以看作如右图的物理模型：向心力向心力做圆锥摆运动的小球在水平面内做匀速圆周运动的向心力做圆锥摆运动的小球在水平面内做匀速圆周运动的向心力是由其受到的重力是由其受到的重力mg和悬线拉力和悬线拉力T的合力的合力F合合提供的提供的自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析mgtan lsin 角速度角速度 绳长绳长 无关无关 越大越大 越大越大 自主学

5、习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析火车转弯火车转弯(1)运动特点运动特点火车转弯时做的是圆周运动因而具有向心加速度，需火车转弯时做的是圆周运动因而具有向心加速度，需要要 (2)转弯处内外轨一样高的缺点转弯处内外轨一样高的缺点如果转弯处内外轨一样高，则由如果转弯处内外轨一样高，则由 提供提供向心力这样铁轨和车轮极易受损向心力这样铁轨和车轮极易受损向心力向心力外轨对轮缘的弹力外轨对轮缘的弹力自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析(3)铁路弯道的特点铁路弯道的特点转弯处转弯处 略高于略高

6、于 铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道铁轨对火车的支持力不是竖直向上的，而是斜向弯道的的 铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向铁轨对火车的支持力与火车所受重力的合力指向 ，它，它提供了火车做圆周运动所需的提供了火车做圆周运动所需的 外轨外轨内轨内轨内侧内侧圆心圆心向心力向心力自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析离心运动离心运动(1)做圆周运动的物体，在向心力突然做圆周运动的物体，在向心力突然 或或 时，物体时，物体 或或 ，这样的运动叫做离心运动，这样的运动叫做离心运动(2)做圆周运动的物体，由于本身做圆周运动的物体

7、，由于本身 ，总有沿着圆周，总有沿着圆周 方向飞去的倾向当物体所受合力方向飞去的倾向当物体所受合力FmR2时，物体时，物体做圆周运动；当做圆周运动；当F0时，物体沿切线方向飞出；当时，物体沿切线方向飞出；当FmR2时，物体逐渐远离圆心时，物体逐渐远离圆心消失消失合力不足以提供所需的向心力合力不足以提供所需的向心力沿切线方向飞去沿切线方向飞去逐渐远离圆心逐渐远离圆心惯性惯性切线切线自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析不足以提供不足以提供 自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析一、

8、竖直平面内圆周运动的两种模型一、竖直平面内圆周运动的两种模型绳模型绳模型如图如图23、44所示，没有物体支撑的小球，在竖直平面所示，没有物体支撑的小球，在竖直平面内做圆周运动在最高点的情况内做圆周运动在最高点的情况图图23、44自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析杆模型杆模型如图如图23、45所示，有物体支撑的小球在竖直平面内做所示，有物体支撑的小球在竖直平面内做圆周运动过最高点的情况圆周运动过最高点的情况图图23、45自主学习自主学习课堂

9、对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析二、对火车转弯的理解二、对火车转弯的理解弯道设计特点：弯道设计特点：在实际的火车转弯处，外轨高于内轨在实际的火车转弯处，外轨高于内轨分析转弯的思路分析转弯的思路(1)首先明确圆周平面是在水平面上首先明确圆周平面是在水平面上虽然外轨高于内

10、轨，但整个外轨是等高的，整个内轨是等虽然外轨高于内轨，但整个外轨是等高的，整个内轨是等高的因而火车在行驶的过程中，重心的高度不变，即火高的因而火车在行驶的过程中，重心的高度不变，即火车重心的轨迹在同一水平面内故火车的圆周平面是水平车重心的轨迹在同一水平面内故火车的圆周平面是水平面，而不是斜面所以，火车的向心加速度和向心力均是面，而不是斜面所以，火车的向心加速度和向心力均是沿水平面指向圆心沿水平面指向圆心自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析(2)明确向心力的来源，以及速明确向心力的来源，以及速度与轨道压力的关系度与轨道压力的关系在修筑铁

11、路时，要根据转弯处轨在修筑铁路时，要根据转弯处轨道的半径和规定的行驶速度，适道的半径和规定的行驶速度，适当调整内、外轨的高度差，使转当调整内、外轨的高度差，使转弯时所需的向心力完全由重力弯时所需的向心力完全由重力G和支持力和支持力N的合力提供，从而使的合力提供，从而使外轨不受轮缘的横向挤压外轨不受轮缘的横向挤压(如所如所示示)图图23、46自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名

12、师解疑名师解疑分类例析分类例析由以上分析可知：当火车转弯速率由以上分析可知：当火车转弯速率v等于等于v0时，时，FF向向，内外轨道对轮缘都没有侧压力当火车转弯速率内外轨道对轮缘都没有侧压力当火车转弯速率v大于大于v0时，时，FF向向，内轨对轮缘有侧压力，内轨对轮缘有侧压力自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析三、稳定圆周运动、离心运动、向心运动三、稳定圆周运动、离心运动、向心运动的比较的比较向心运动向心运动如果做匀速圆周运动的物体所受指向如果做匀速圆周运动的物体所受指向圆心的力突然变大，此力大于做圆周圆心的力突然变大，此力大于做圆周运动

13、所需的向心力，则物体就会做靠运动所需的向心力，则物体就会做靠近圆心的曲线运动如图近圆心的曲线运动如图23、47所示，当绳的拉力为所示，当绳的拉力为F时，球在光滑的时，球在光滑的水平面上做匀速圆周运动，若拉力水平面上做匀速圆周运动，若拉力F逐逐渐增大，则球做曲线运动的同时向圆渐增大，则球做曲线运动的同时向圆心靠近心靠近图图23、47自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析动力学分析动力学分析物体做圆周运动时需要有物体做圆周运动时需要有提供向心力的合外力，合提供向心力的合外力，合外力的大小决定了物体的外力的大小决定了物体的运动，情况如所示运动

14、，情况如所示图图23、48自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析 竖直平面内的圆周运动竖直平面内的圆周运动 【典例典例1】 如图如图2-3、4-9所示，质量为所示，质量为0.5 kg的小桶里盛有的小桶里盛有1 kg的水，用的水，用细绳系住小桶在竖直平面内做细绳系住小桶在竖直平面内做“水水流星流星”表演，转动半径为表演，转动半径为1 m，小，小桶在最高点的速度为桶在最高点的速度为5 m/s，g取取10 m/s2.求：求：图图23、49自主学习自

15、主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析借题发挥借题发挥(1)在最高点应是桶和水整体受到的合力提供向心在最高点应是桶和水整体受到的合力提供向心力力(2)抓住绳类模型通过最高点的临界条件抓住绳类模型通过最高点的临界条件(绳拉力恰好为零绳拉力恰好为零)是是解题的关键解题

16、的关键自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析答案答案B自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析 水平面内的圆周运动水平面内的圆周运动 【典例典例2】 汽车与公路面的动摩擦因数为汽车与公路面的动摩擦因数为0.1，公路某转，公路某转弯处的圆弧半径为弯处的圆弧半径为R4 m.(1)若路面水平，要使汽车转弯时不发生侧滑，汽车速度若路面水平，要使汽车转弯时不发生侧滑，汽车速度不能超过多少？不能超过

17、多少？(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取设最大静摩擦力等于滑动摩擦力，取g10 m/s2)(2)当超过当超过vm时，将会出现什么现象？时，将会出现什么现象？自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析答案答案(1)2 m/s(2)见解析见解析自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析借题发挥借题发挥解决圆周运动问题的步骤解决圆周运动问题的步骤(1)选做圆周运动的物体为研究对象，并视为质点选做圆周

18、运动的物体为研究对象，并视为质点(2)确定物体做圆周运动的轨道平面，以及圆心位置和轨道半确定物体做圆周运动的轨道平面，以及圆心位置和轨道半径径(3)对研究对象进行受力分析，画出受力分析示意图对研究对象进行受力分析，画出受力分析示意图(4)分析物体的受力情况，判断哪些力提供向心力，运用平行分析物体的受力情况，判断哪些力提供向心力，运用平行四边形定则或正交分解法求出向心力，这是解题的关键四边形定则或正交分解法求出向心力，这是解题的关键(5)根据向心力公式列方程求解根据向心力公式列方程求解. 自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析【变式变式2

19、】在上题中，若将公路转弯处设计成外侧高、内侧低，在上题中，若将公路转弯处设计成外侧高、内侧低，使路面与水平面有一倾角使路面与水平面有一倾角5.7，则当汽车以多大，则当汽车以多大速度转弯时，可使车与路面无摩擦力？速度转弯时，可使车与路面无摩擦力？自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析答案答案2 m/s自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析匀速圆周运动中的临界问题匀速圆周运动中的临界问题1当物体从某种特性变化为另一种特性时，发生质的飞跃当物体从某种特性变化为另一种特性时，发生质的飞跃

20、的转折状态，通常叫做临界状态，出现临界状态时，既的转折状态，通常叫做临界状态，出现临界状态时，既可理解为可理解为“恰好出现恰好出现”，也可理解为，也可理解为“恰好不出现恰好不出现”2圆周运动中的临界问题的分析与求解方法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，从而建立方程求假设某量达到最大、最小的临界情况，从而建立方程求解解自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规

21、范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析3解决临界问题的常用方法解决临界问题的常用方法(1)极限法：把物理问题极限法：把物理问题(或过程或过程)推向极端，从而使临界现推向极端，从而使临界现象显露，达到尽快求解的目的象显露，达到尽快求解的目的(2)假设法：有些物理过程中没有明显出现临界问题的线假设法：有些物理过程中没有明显出现临界问题的线索，但在变化过程中可能出现临界问题索，但在变化过程中可能出现临界问题(3)数学方法：将物理过程转化为数学公式，根据数学表数学方法：将物理过程转化为数学公式，根据数学表达式，求得临界条件达式，求得临界条件自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训

22、练名师解疑名师解疑分类例析分类例析【典例典例3】 如图如图23、410所示，两所示，两轻绳的一端系一质量为轻绳的一端系一质量为m0.1 kg的的小球，两绳的另一端分别固定于轴小球，两绳的另一端分别固定于轴的的A、B两处，上面的绳长两处，上面的绳长l2 m，两绳拉直时与轴的夹角分别为两绳拉直时与轴的夹角分别为30和和45，问球的角速度在什么范围，问球的角速度在什么范围内两绳始终有张力？内两绳始终有张力？(g10 m/s2)图图23、410自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练

23、名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析竖直平面内的圆周运动竖直平面内的圆周运动图图23、411自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析答案答案C自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析2长长L0.5 m，质量可忽略的杆，其，质量可忽略的杆，其下端固定于下端固定于O点，上端连接一个零点，上端连接一个零件件A，A的质量为的质量为m2 kg，它绕，它绕O点做圆周运动，如图点做圆周运动，如图23、412所所示，在示，在A通过最高点时，求下列两通过最高点时，求下列两种情况下杆受的力：种情况下杆受的力：(g取取10 m/s2)(1)A的速率为的速率为1 m/s.(2)A的速率为的速率为4 m/s.图图23、412自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活页规范训练名师解疑名师解疑分类例析分类例析答案答案(1)16 N，方向向下，方向向下(2)44 N，方向向上