生活中的圆周运动(精品课件学习教案.pptx

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1、会计学1生活生活(shnghu)中的圆周运动中的圆周运动(精品课件精品课件第一页，共19页。OmgFNFfRvmFf2设向心力由轨道指向圆心设向心力由轨道指向圆心(yunxn)的的力提供静摩擦力提供静摩擦代入数据可得代入数据可得:Ff=2.4106N第1页/共19页第二页，共19页。FNmgFhtanmgFsinlhRvmF2由力的关系(gun x)得:由向心力公式得:由几何关系得:解：Rglvh2=0.14m第2页/共19页第三页，共19页。外侧外侧(wi c)内侧内侧F过大时过大时：外侧轨道与轮之间有弹力外侧轨道与轮之间有弹力过小时过小时：内侧轨道与轮之间有弹力内侧轨道与轮之间有弹力需要轮

2、缘提供额外的弹力满足向心需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求力的需求FNFNFNmg2+NFrFvm2-NrFFvm2Fvmr第3页/共19页第四页，共19页。列车速度列车速度(sd)过快过快,造成翻车造成翻车事故事故第4页/共19页第五页，共19页。第5页/共19页第六页，共19页。解:汽车(qch)通过桥顶时,受力如图:mgFNOr由牛顿第二(d r)定律:由牛顿(ni dn)第三定律:当汽车通过桥顶时的速度逐渐增当汽车通过桥顶时的速度逐渐增大时大时FN 和和 FN会怎样变化会怎样变化?FfF2NvmgFmr2NvFmgmr2NNvFFmgmr失重失重第6页/共19页第七页，共19页。地

3、球可以看做一个巨大的拱形桥地球可以看做一个巨大的拱形桥,桥面的半径就是地桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况球的半径。会不会出现这样的情况:速度速度(sd)大到大到一定程度时一定程度时,地面对车的支持力为零地面对车的支持力为零?这时驾驶员与座这时驾驶员与座椅之间的压力是多少椅之间的压力是多少grv skmsm/9 . 7/100064008 . 9此时(c sh):2vmgmr解：由可知：第7页/共19页第八页，共19页。 拓展拓展(tu zhn):质量为质量为m的汽车以恒定的速率的汽车以恒定的速率v通过半径为通过半径为r的凹形桥面的凹形桥面,如图所示如图所示,求汽车在最低点时对桥面

4、的压力是多大求汽车在最低点时对桥面的压力是多大?解:汽车(qch)通过底部时,受力如图:GFN由牛顿(ni dn)第二定律:当汽车通当汽车通过桥最低点过桥最低点时的速度逐渐增大时时的速度逐渐增大时 FN和和FN怎样变化怎样变化?由牛顿第三定律：FFf2NvFmgmr2NvFmgmr2NNvFFmgmr超重第8页/共19页第九页，共19页。比较(bjio)三种桥面受力的情况rvmFGN2FN = GrvmGFN2GFNGGFNFN第9页/共19页第十页，共19页。2NvFmgmr最高点：20NvFmgmr当 时，minvgrv临讨论(toln)时，当grv(1)2NvFmmgr时，当grv (2

5、)0NF 时，当grv (3)物做近心运动(yndng) 绳和内轨模型(mxng)理论研究mgFNv轨道提供支持力,绳子提供拉力。第10页/共19页第十一页，共19页。v 杆儿(n r)和双轨模型能过最高点的临界能过最高点的临界(ln ji)条条件件:0临界v当速度当速度v 时时, 杆儿对小球杆儿对小球(xio qi)是拉是拉力力;当速度当速度v 时时, 杆儿对小球杆儿对小球(xio qi)是支是支持力持力;当速度当速度v = 时时, 杆儿对小球杆儿对小球(xio qi)无作无作用力。用力。grgrgrmgFNrvmmgFN2rvmFmgN2时当mgFN讨论FN=0杆既可以提供拉力,也可以提供

6、支持力。FNFN第11页/共19页第十二页，共19页。练习练习: :用钢管做成半径为用钢管做成半径为R=0.5mR=0.5m的光滑圆的光滑圆环环( (管径远小于管径远小于R)R)竖直放置竖直放置, ,一小球一小球(xio (xio qi)(qi)(可看作质点可看作质点, ,直径略小于管径直径略小于管径) )质量为质量为m=0.2kgm=0.2kg在环内做圆周运动在环内做圆周运动, ,求求: :小球小球(xio (xio qi)qi)通过最高点通过最高点A A时时, ,下列两种情况下球对下列两种情况下球对管壁的作用力。管壁的作用力。 取取g=10m/s2g=10m/s2A A的速率为的速率为1.

7、0m/s1.0m/sA A的速率为的速率为4.0m/s 4.0m/s 第12页/共19页第十三页，共19页。解解：AOm先求出杆的弹力先求出杆的弹力(tnl)为为0的速的速率率v0mg=mv02/l v02=gl=5v0=2.25 m/s (1) v1=1m/s v0 球应受到外壁向下球应受到外壁向下(xin xi)的支持力的支持力N2如图所示如图所示:AOmFN2mg则则 mg+ FN2 =mv22/l得得 FN2 =4.4 N由牛顿第三定律由牛顿第三定律,球对管壁的作用力分别球对管壁的作用力分别为为:(1)对内壁对内壁1.6N向下的压力向下的压力;(2)对外壁对外壁4.4N向上的压力。向上

8、的压力。第13页/共19页第十四页，共19页。航天员在航天器中绕地球做匀速圆周运动时,航天只受地球引力,引力为他提供了绕地球做匀速圆周运动所需的向心力F引=mv2/R,所以(suy)处于失重状态。实例研究失重(sh zhng)现象mg= mv2/R由此可以(ky)得出v=(Rg)1/2第14页/共19页第十五页，共19页。当时,座舱(zu cn)对他的支持力FN=0,航天员处于完全失重状态?其实对于任何一个只受重力作用的飞行器或容器,其中(qzhng)的所有物体都处于完全失重状态。得rvmmgFN2由rvmmg-FN2若在近轨道绕地球做匀速圆周运动:=vgr第15页/共19页第十六页，共19页

9、。 o 做匀速圆周运动的物体,由于惯性总有沿切线方向飞去的倾向,在合外力突然消失或者不足以提供(tgng)圆周运动所需的向心力的情况下,做逐渐远离圆心的离心运动;当合外力大于物体做圆周运动所需的向心力时,物体做离圆心越来越近的向心运动;只有当合外力等于所需的向心力时,物体才可能做匀速圆周运动。F拉拉=m2rF拉拉m2rF拉拉m2rF拉拉=0离心离心(lxn)现象现象第16页/共19页第十七页，共19页。离心运动离心运动(yndng)的的应用和防止应用和防止(1)离心运动离心运动(yndng)的应用的应用甩干雨伞甩干雨伞(ysn)上上的水滴的水滴 离心干燥器离心干燥器(2)离心运动的防止离心运动的防止 在水平公路上行驶的汽车在水平公路上行驶的汽车 转弯时转弯时 高速转动的砂轮、飞轮等高速转动的砂轮、飞轮等第17页/共19页第十八页，共19页。求解圆周运动问题(wnt)的思路(1)根据题意,确定物体做圆周运动(yndng)的平面、半径和圆心;(2)对物体进行受理分析,找出向心力;(3)根据牛顿运动(yndng)定律,列出运动(yndng)方程。第18页/共19页第十九页，共19页。