生活中的圆周运动--高一下学期物理人教版必修2.pptx

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1、7生活中的圆周运动生活中的圆周运动分析做圆周运动的物体受力情况分析做圆周运动的物体受力情况OmgFNFfOmgFN提供向心力提供向心力受力分析受力分析FfFN+mg轮缘轮缘 铁轨铁轨(轨距轨距)实例研究一：火车过弯实例研究一：火车过弯 火车以半径火车以半径R=300 mR=300 m在水平轨道上转弯，火车质在水平轨道上转弯，火车质量为量为8108105 5kgkg，速度为，速度为30m/s30m/s。请求出火车所需。请求出火车所需的向心力的向心力OmgFN1FN2向心力由轨道外侧压力提供向心力由轨道外侧压力提供代入数据可得：代入数据可得：F F=2.410=2.4106 6N NRvmF2=解

2、决方案解决方案 火车以半径火车以半径R R 转弯，火车质量转弯，火车质量为为m m，速度为速度为V V，火车轨距，火车轨距l l，要使火，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度持力，轨道应该垫的高度h h？（？（较较小时小时tantan=sin=sin）h由力的关系得：由力的关系得：由向心力公式得：由向心力公式得：由几何关系得：由几何关系得：解：解：FNmgF供需生活中的类似问题研究与讨论研究与讨论外侧外侧内侧内侧F若火车车轮无轮缘，火车速度过大若火车车轮无轮缘，火车速度过大或过小时将向哪侧运动？或过小时将向哪侧运动？过大时过大时：火车向外侧运

3、动：火车向外侧运动过小时过小时：火车向内侧运动：火车向内侧运动FNmg离心离心向心向心火车行驶速率火车行驶速率vv规定规定当火车行驶速率当火车行驶速率vv规定规定时时 当火车行驶速率当火车行驶速率vv规定规定时时GNN火车行驶速率火车行驶速率v 时,杆儿对小球是拉力;当速度v 时,杆儿对小球是支持力;当速度v=时,杆儿对小球无作用力。mgFN讨论FN=0杆既可以提供拉力,也可以提供支持力。FNFN解：先求出杆的弹力为0 的速率v0mg=mv02/l v02=gl=5v0=2.25 m/s(1)v1=1m/s v0 球应受到外壁向下的支持力N2如图示：则 mg+N2=mv22/l得 N2=4.4

4、 N由牛顿第三定律，球对管壁的作用力分别 为 (1)对内壁1.6N向下的压力 (2)对外壁4.4N向上的压力.绳绳杆杆圆管圆管桥面桥面 m m的受的受力情力情况况 最高最高点点A A的的速度速度 AOmBL重力、绳重力、绳的拉力的拉力AOmBL重力、杆的重力、杆的拉力或支持拉力或支持力力AOmBR重力、外管壁重力、外管壁的支持力或内的支持力或内管壁的支持力管壁的支持力竖直平面内的变速圆周运动竖直平面内的变速圆周运动重力，桥面重力，桥面支持力支持力m A练习、如图示，质量为练习、如图示，质量为M的电动机始终静止于地面，的电动机始终静止于地面，其飞轮上固定一质量为其飞轮上固定一质量为m的物体，物体

5、距轮轴为的物体，物体距轮轴为r，为使电动机不至于离开地面，其飞轮转动的角速度为使电动机不至于离开地面，其飞轮转动的角速度应如何？应如何？rMm解：当小物体转到最高点时，解：当小物体转到最高点时，对底座对底座,受到重力受到重力Mg和物体对底座的拉力和物体对底座的拉力T MMgT为使电动机不至于离开地面，必须为使电动机不至于离开地面，必须 TMg 对物体对物体,受到重力受到重力mg和底座对物体的拉力和底座对物体的拉力TmmgT由圆周运动规律有由圆周运动规律有 mg+T=m r2 即即 m r2(M+m)g向心、圆周、离心运动“供供”“需需”是否平衡是否平衡决定物体做何种运动供提供物体做圆周运动的力

6、需物体做匀速圆周运动所需的力F=F圆周运动离心运动向心运动四四 离心运动离心运动1定义：做圆周运动的物体，所受的合力突然消失或定义：做圆周运动的物体，所受的合力突然消失或 合力不足以提供向心力时，物体将逐渐远离合力不足以提供向心力时，物体将逐渐远离 圆心的运动圆心的运动2应用与防止应用与防止例例1：洗衣机脱水时利用：洗衣机脱水时利用离心离心运动运动把把附着附着在衣物上的水甩掉在衣物上的水甩掉例例2：离心制管技术：离心制管技术例例3：车转弯时要限制车速：车转弯时要限制车速离心运动的应用离心运动的应用洗衣机的脱水筒洗衣机的脱水筒制作制作“棉花棉花”糖的原理：糖的原理：内筒与洗衣机的脱水筒内筒与洗衣机的脱水筒相似，往内筒加入白砂相似，往内筒加入白砂糖，加热使糖熔化成糖糖，加热使糖熔化成糖汁，内筒高速旋转，黏汁，内筒高速旋转，黏稠的糖汁就做离心运动，稠的糖汁就做离心运动，从内筒壁的小孔飞散出从内筒壁的小孔飞散出去，成为丝状，到达温去，成为丝状，到达温度较低的外筒就会迅速度较低的外筒就会迅速冷却凝固，变得纤细雪冷却凝固，变得纤细雪白，像一团团棉花。白，像一团团棉花。列车速度过快，造成翻车事故列车速度过快，造成翻车事故