圆周运动的实例分析.ppt

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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用列举实例，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)汽汽车车过过拱拱形形桥桥时时做做圆圆周周运运动动，所所需需向向心心力力由由 和和桥桥对对汽汽车车的的 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师

3、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)运运动动特点特点人人(座座椅椅)在在 内内做做圆圆周周运运动动，悬悬线线旋旋转转成成一一个个圆圆锥锥面面(圆锥摆圆锥摆)(如如图图23、43)水平面水平面如图如图

4、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)运运动动分析分析将将“旋旋转转秋千秋千”简简化，可以看作如右化，可以看作如右图图的物理模型：的物理模型：向心力向心力做做圆圆锥锥摆摆运运动动的的小小球球在在水水平平面面内内做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的向向心心力力是由其受到的重力是由其受到的重力mg和和悬线悬线拉力拉力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 自主学习自主

5、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)运运动动特点特点火火 车车 转转 弯弯 时时 做做 的的 是是 圆圆 周周 运运 动动 因因 而而 具具 有有 向向 心心 加加 速速 度度，需需 要要 (2)转转弯弯处处内外内外轨轨一一样样高的缺点高的缺点如如果果转转弯弯处处内内外外轨轨一一样样高高，则则由由 提提供供向心力向心力这样铁轨这样铁轨和和车轮车轮极易受极易受损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)铁铁路弯道的特点路弯

6、道的特点转转弯弯处处 略高于略高于 铁铁轨轨对对火火车车的的支支持持力力不不是是竖竖直直向向上上的的，而而是是斜斜向向弯弯道道的的 铁铁轨轨对对火火车车的的支支持持力力与与火火车车所所受受重重力力的的合合力力指指向向 ，它它提供了火提供了火车车做做圆圆周运周运动动所需的所需的 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)做做圆圆周周运运动动的的物物体体，在在向向心心力力突突然然 或或 时时，物体，物体 或或 ，这样这样的运的运动动叫做离心运叫做离心运动动(2)做做圆圆周周运运动

7、动的的物物体体，由由于于本本身身 ，总总有有沿沿着着圆圆周周 方方向向飞飞去去的的倾倾向向当当物物体体所所受受合合力力FmR2时时，物物体体做做圆圆周周运运动动；当当F0时时，物物体体沿沿切切线线方方向向飞飞出出；当当FmR2时时，物体逐，物体逐渐远渐远离离圆圆心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

8、分类例析一、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如图图23、44所所示示，没没有有物物体体支支撑撑的的小小球球，在在竖竖直直平平面面内做内做圆圆周运周运动动在最高点的情况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如图图23、45所所示示，有有物物体体支支撑撑的的小小球球在在竖竖直直平平面面内内做做圆圆周运周运动过动过最高点的情况最高点的情况图图23、45自主学习自主学

9、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：在在实际实际的火的火车转车转弯弯处处，外，外轨轨高于内高于内轨轨分析转弯的思路分析转弯的思路(1)首先明确首先明确圆圆周平面是在水平面上周平面是在水平面上虽虽然然

10、外外轨轨高高于于内内轨轨，但但整整个个外外轨轨是是等等高高的的，整整个个内内轨轨是是等等高高的的因因而而火火车车在在行行驶驶的的过过程程中中，重重心心的的高高度度不不变变，即即火火车车重重心心的的轨轨迹迹在在同同一一水水平平面面内内故故火火车车的的圆圆周周平平面面是是水水平平面面，而而不不是是斜斜面面所所以以，火火车车的的向向心心加加速速度度和和向向心心力力均均是是沿水平面指向沿水平面指向圆圆心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)明明确确向向心心力力的的来来源源，以以及及速速度与度与轨轨道道压压力的关系力的关系在在修修筑筑铁铁

11、路路时时，要要根根据据转转弯弯处处轨轨道道的的半半径径和和规规定定的的行行驶驶速速度度，适适当当调调整整内内、外外轨轨的的高高度度差差，使使转转弯弯时时所所需需的的向向心心力力完完全全由由重重力力G和和支支持持力力N的的合合力力提提供供，从从而而使使外外轨轨不不受受轮轮缘缘的的横横向向挤挤压压(如如所所示示)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师解疑名师解疑分类

12、例析分类例析由以上分析可知：由以上分析可知：当火当火车转车转弯速率弯速率v等于等于v0时时，FF向向，内外内外轨轨道道对轮缘对轮缘都没有都没有侧压侧压力力当火当火车转车转弯速率弯速率v大于大于v0时时，FF向向，内，内轨对轮缘轨对轮缘有有侧压侧压力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三三、稳稳定定圆圆周周运运动动、离离心心运运动动、向向心心运运动动的比较的比较向心运动向心运动如如果果做做匀匀速速圆圆周周运运动动的的物物体体所所受受指指向向圆圆心心的的力力突突然然变变大大，此此力力大大于于做做圆圆周周运运动动所所需需的的向向心心力力，

13、则则物物体体就就会会做做靠靠近近圆圆心心的的曲曲线线运运动动如如图图23、47所所示示，当当绳绳的的拉拉力力为为F时时，球球在在光光滑滑的的水水平平面面上上做做匀匀速速圆圆周周运运动动，若若拉拉力力F逐逐渐渐增增大大，则则球球做做曲曲线线运运动动的的同同时时向向圆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，情况如所示图图23、48自主学习自主学

14、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自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演练活页规范训练活

15、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借题题发发挥挥(1)在在最最高高点点应应是是桶桶和和水水整整体体受受到到的的合合力力提提供供向向心心力力(2)抓抓住住绳绳类类模模型型通通过过最最高高点点的的临临界界条条件件(绳绳拉拉力力恰恰好好为为零零)是是解题的关键解题的关键自主学习自主学习课堂对点演练课堂对点演

16、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)若若路路面面水水平平，要要使使汽汽车车转转弯弯时时不不发发生生侧侧滑滑，汽汽车车速速度度不不能能超超过过多多少少？(设设最最大大静静摩摩擦擦力力等等于于滑滑动动

17、摩摩擦擦力力，取取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运动的物体为研究对象，并视为质点(2)确确定定物物体体

18、做做圆圆周周运运动动的的轨轨道道平平面面，以以及及圆圆心心位位置置和和轨轨道道半半径径(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)分分析析物物体体的的受受力力情情况况，判判断断哪哪些些力力提提供供向向心心力力，运运用用平平行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】在在上上题题中中，若若将将公公路路转转弯弯处处设设计计成成外

19、外侧侧高高、内内侧侧低低，使使路路面面与与水水平平面面有有一一倾倾角角5.7，则则当当汽汽车车以以多多大大速速度度转转弯弯时时，可使，可使车车与路面无摩擦力？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当当物物体体从从某某种种特特性性变变化化为为另另一一种种特特性性时时，发发生生质质的的飞飞跃跃的的转转折折状状态态，通通常常叫叫做做临临界界状状态态，出出现现临临界界

20、状状态态时时，既既可理解可理解为为“恰好出恰好出现现”，也可理解，也可理解为为“恰好不出恰好不出现现”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不只只是是竖竖直直平平面面内内的的圆圆周周运运动动中中存存在在临临界界问问题题，其其他他许许多多问问题题中中也也有有临临界界问问题题对对这这类类问问题题的的求求解解一一般般都都是是先先假假设设某某量量达达到到最最大大、最最小小的的临临界界情情况况，从从而而建建立立方方程程求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

21、(1)极极限限法法：把把物物理理问问题题(或或过过程程)推推向向极极端端，从从而而使使临临界界现现象象显显露，达到尽快求解的目的露，达到尽快求解的目的(2)假假设设法法：有有些些物物理理过过程程中中没没有有明明显显出出现现临临界界问问题题的的线线索，但在索，但在变变化化过过程中可能出程中可能出现临现临界界问题问题(3)数数学学方方法法：将将物物理理过过程程转转化化为为数数学学公公式式，根根据据数数学学表表达式，求得达式，求得临临界条件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练名师解疑名师解疑分类例析分类例析【典例典例3】如如图图23、410所示，两所示，两轻轻绳绳的

22、一端系一的一端系一质质量量为为m0.1 kg的小的小球，两球，两绳绳的另一端分的另一端分别别固定于固定于轴轴的的A、B两两处处，上面的，上面的绳长绳长l2 m，两，两绳绳拉拉直直时时与与轴轴的的夹夹角分角分别为别为30和和45，问问球的角速度在什么范球的角速度在什么范围围内两内两绳绳始始终终有有张张力？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，质质量量可可忽忽略略的的杆杆，其其下下端端固固定定于于O点点，上上端端连连接接一一个个零零件件A，A的的质质量量为为m2 kg，它它绕绕O点点做做圆圆周周运运动动，如如图图23、412所所示示，在在A通通过过最最高高点点时时，求求下下列列两两种种情情况下杆受的力：况下杆受的力：(g取取10

24、 m/s2)(1)A的速率的速率为为1 m/s.(2)A的速率的速率为为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，方向向上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3火火车车在在拐拐弯弯时时，对对于于向向心心力力的的分分析析，下下列列说说法法正正确确的的是是 ()

25、A由于火车本身作用而产生了向心力由于火车本身作用而产生了向心力B主主要要是是由由于于内内外外轨轨的的高高度度差差的的作作用用，车车身身略略有有倾倾斜斜，车身所受重力的分力产生了向心力车身所受重力的分力产生了向心力C火火车车在在拐拐弯弯时时的的速速率率小小于于规规定定速速率率时时，内内轨轨将将给给火火车车侧压力，侧压力就是向心力侧压力，侧压力就是向心力D火火车车在在拐拐弯弯时时的的速速率率大大于于规规定定速速率率时时，外外轨轨将将给给火火车车侧压力，侧压力作为火车拐弯时向心力的一部分侧压力，侧压力作为火车拐弯时向心力的一部分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

26、名师解疑分类例析分类例析解解析析火火车车正正常常拐拐弯弯时时，重重力力和和支支持持力力的的合合力力提提供供向向心心力力，故故A、B错错；拐拐弯弯速速率率大大于于(或或小小于于)标标准准速速率率时时，外外轨轨(或或内内轨轨)有有侧侧压压力力作作用用，此此时时火火车车受受重重力力、支支持持力力、侧侧压压力力作作用用，三三力合力提供向心力力合力提供向心力答案答案D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图图23、413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单击此处进入单击此处进入 活页规范训练活页规范训练