第2讲圆周运动及其应用优秀PPT.ppt
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1、第2讲 圆周运动及其应用现在学习的是第1页,共31页定定义义、意、意义义公式、公式、单单位位线线速度速度描述描述圆圆周运周运动动的物体运的物体运动动 的物理量的物理量(v)是矢量,方向和半径垂直,和是矢量,方向和半径垂直,和圆圆周相切周相切v .单单位:位:m/s角速度角速度描述物体描述物体绕圆绕圆心心 的物理量的物理量()中学不研究其方向中学不研究其方向 .单单位:位:rad/s周期和周期和转转速速周期是物体沿周期是物体沿圆圆周运周运动动 的的时间时间:(T)转转速是物体速是物体单单位位时间转过时间转过的的 (n),也,也叫叫频频率率(f)T 单单位:位:sn的的单单位:位:r/s、r/mi
2、n,f的的单单位:位:Hz向心加速度向心加速度描述速度描述速度 变变化化 的物理量的物理量(a)方向指向方向指向圆圆心心a .单单位:位:m/s2向心力向心力作用效果是作用效果是产产生向心加速度,只改生向心加速度,只改变线变线速速度的度的 ,不改,不改变线变线速度的速度的 方向指方向指向向 .Fmr2 .单单位:位:N相互关系相互关系vr .F mv42mf2r快慢快慢转动快慢转动快慢一周一周圈数圈数方向方向快慢快慢方向方向大小大小圆心圆心r2现在学习的是第2页,共31页1向心力有哪些主要特点?向心力有哪些主要特点?(1)大小:大小:F向向ma向向m m2rm rm(2n)2r(2)方向:方向
3、:总总是沿半径方向指向是沿半径方向指向圆圆心,方向心,方向时时刻改刻改变变,是,是变变力力(3)效果:效果:产产生向心加速度生向心加速度仅仅改改变变速度的方向,不改速度的方向,不改变变速度的大小速度的大小(4)产产生:向心力是按效果命名的,不是性生:向心力是按效果命名的,不是性质质力,它可以是某一个力,也可以力,它可以是某一个力,也可以是某一个力沿某方向的分力,也可以是某几个力的合力是某一个力沿某方向的分力,也可以是某几个力的合力现在学习的是第3页,共31页2向心力的来源向心力的来源向心力可以是重力、向心力可以是重力、弹弹力、摩擦力等各种力,也可以是各力的合力或某力的力、摩擦力等各种力,也可以
4、是各力的合力或某力的 分力,分力,总总之,只要达到之,只要达到维维持物体做持物体做圆圆周运周运动动效果的力,就是向心力向心力效果的力,就是向心力向心力 是按力的作用效果来命名的是按力的作用效果来命名的对对各种情况下向心力的来源各种情况下向心力的来源应应明确如:水平明确如:水平 圆盘圆盘上跟随上跟随圆盘圆盘一起匀速一起匀速转动转动的物体的物体(如如图图421(a)和水平地面上匀速和水平地面上匀速转转弯弯 的汽的汽车车,其摩擦力是向心力;,其摩擦力是向心力;圆锥摆圆锥摆(如如图图421(b)和以和以规规定速率定速率转转弯的火弯的火 车车,向心力是重力与,向心力是重力与弹弹力的合力力的合力图图421
5、现在学习的是第4页,共31页1.如如图图422所示,在所示,在验证验证向心力公式的向心力公式的实验实验中,中,质质量相同的量相同的钢钢球球放在放在A盘盘的的边缘边缘,钢钢球球放在放在B盘盘的的边缘边缘,A、B两两盘盘的半径之比的半径之比为为2 1.a、b分分别别是与是与A盘盘、B盘盘同同轴轴的的轮轮a轮轮、b轮轮半径之比半径之比为为1 2,当,当a、b两两轮轮在同一皮在同一皮带带动带带动下匀速下匀速转转动时动时,钢钢球球受到的向心力之比受到的向心力之比为为()A2 1 B4 1 C1 4 D8 1图图422现在学习的是第5页,共31页解解析析:本本题题考考查查圆圆周周运运动动等等知知识识由由题
6、题意意“在在同同一一皮皮带带带带动动下下匀匀速速转转动动”,说说明明a、b两轮的线速度相等,即两轮的线速度相等,即vavb,又因,又因a轮与轮与A盘同轴,盘同轴,b轮与轮与B盘同轴,角盘同轴,角速度相等,联立并代入速度相等,联立并代入F 得到得到D项正确项正确答案:答案:D现在学习的是第6页,共31页1定义:定义:做做圆圆周运周运动动的物体,若在相等的的物体,若在相等的时间时间内通内通过过的的圆圆弧弧长长 ,就是匀速就是匀速圆圆周运周运动动2特点:特点:加加速度大小速度大小 ,方向始,方向始终终指向指向 ,是,是变变加速运加速运动动3条件:条件:合合外力大小外力大小 、方向始、方向始终终与与
7、方向垂直且指向方向垂直且指向圆圆心心 匀速匀速圆圆周运周运动动是不是匀是不是匀变变速曲速曲线线运运动动?为为什么?什么?提提示示:不不是是,因因为为在在匀匀变变速速曲曲线线运运动动中中,加加速速度度是是恒恒量量,不不但但其其大大小小不不变变,而而且且方向也不变方向也不变相等相等不变不变圆心圆心不变不变速度速度现在学习的是第7页,共31页匀速圆周运动和非匀速圆周运动的比较匀速圆周运动和非匀速圆周运动的比较项项目目匀速匀速圆圆周运周运动动非匀速非匀速圆圆周运周运动动运运动动性性质质是速度大小不是速度大小不变变,方向,方向时时刻刻变变化的化的变变速曲速曲线线运运动动,是加速度,是加速度大小不大小不变
8、变而方向而方向时时刻刻变变化的化的变变加速曲加速曲线线运运动动是速度大小和方向都是速度大小和方向都变变化的化的变变速曲速曲线线运运动动,是加速度大小和方向都,是加速度大小和方向都变变化的化的变变加速曲加速曲线线运运动动加速度加速度加速度方向与加速度方向与线线速度方向垂直速度方向垂直即只存在向心加速度,没有即只存在向心加速度,没有切向加速度切向加速度由于速度的大小、方向均由于速度的大小、方向均变变,所以,所以不不仅仅存在向心加速度且存在切向加存在向心加速度且存在切向加速度,合加速度的方向不断改速度,合加速度的方向不断改变变向心力向心力 F合合F向向 现在学习的是第8页,共31页2.图图423 如
9、如图图423所示,固定的所示,固定的锥锥形漏斗内壁是光滑的,内壁上有两个形漏斗内壁是光滑的,内壁上有两个质质量相等的小量相等的小 球球A和和B,在各自不同的水平面做匀速,在各自不同的水平面做匀速圆圆周运周运动动,以下,以下说说法正确的是法正确的是()AvAvB BAB CaAaB D压压力力FNAFNB 答案:答案:A现在学习的是第9页,共31页1定义定义 做匀速圆周运动的物体,在合外力做匀速圆周运动的物体,在合外力 或者不足以提供做圆周运动所需的或者不足以提供做圆周运动所需的 向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动向心力的情况下,就做逐渐远离圆心的运动2离心运动的成因离心运动的成因 做圆周运
10、动的物体,由于本身的惯性,总有沿着圆周切线方向飞出去的倾向做圆周运动的物体,由于本身的惯性,总有沿着圆周切线方向飞出去的倾向突然消失突然消失现在学习的是第10页,共31页 (1)当当Fmr2时时,物体做,物体做 运运动动;(2)当当F0时时,物体沿,物体沿 飞飞出;出;(3)当当Fmr2,物体,物体渐渐渐渐向向 圆圆心靠近如心靠近如图图424所示所示图图424匀速圆周匀速圆周切线方向切线方向现在学习的是第11页,共31页3.图图425 如如图图425是摩托是摩托车车比比赛转赛转弯弯时时的情形,的情形,转转弯弯处处路面常是外高内低,摩托路面常是外高内低,摩托 车转车转弯有一个最大安全速度,若超弯
11、有一个最大安全速度,若超过过此速度,摩托此速度,摩托车车将将发发生滑生滑动动对对于摩于摩 托托车车滑滑动动的的问题问题,下列,下列论论述正确的是述正确的是()现在学习的是第12页,共31页 A摩托摩托车车一直受到沿半径方向向外的离心力作用一直受到沿半径方向向外的离心力作用 B摩托摩托车车所受外力的合力小于所需的向心力所受外力的合力小于所需的向心力 C摩托摩托车车将沿其将沿其线线速度的方向沿直速度的方向沿直线线滑去滑去 D摩托摩托车车将沿其半径方向沿直将沿其半径方向沿直线线滑去滑去 解解析析:本本题题考考查查圆圆周周运运动动的的规规律律和和离离心心现现象象摩摩托托车车只只受受重重力力、地地面面支
12、支持持力力和和地地面面的的摩摩擦擦力力作作用用,没没有有离离心心力力,A项项错错误误;摩摩托托车车正正确确转转弯弯时时可可看看作作是是做做匀匀速速圆圆周周运运动动,所所受受的的合合力力等等于于向向心心力力,如如果果向向外外滑滑动动,说说明明提提供供的的向向心心力力即即合合力力小小于于需需要要的的向向心心力力,B项项正正确确;摩摩托托车车将将在在沿沿线线速速度度方方向向与与半半径径向向外外的的方方向向之之间间做做离离心曲线运动,心曲线运动,C、D项错误项错误 答案:答案:B现在学习的是第13页,共31页【例【例1】无无级变级变速在速在变变速范速范围围内任意内任意连续连续地地变换变换速度,性能速度
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