生活中的圆周运动的第三课时.ppt

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1、5.7竖直面的圆周运动模型四模型四 绳（线）模型绳（线）模型 如图所示，一质量为如图所示，一质量为mm的小球，用长为的小球，用长为 r r 细绳系细绳系住，使其在竖直面内作圆周运动。住，使其在竖直面内作圆周运动。oALv1Bv2v1omgF拉拉mgF拉拉 最低点：最低点：最高点：最高点：v2实例一：水流星实例一：水流星 思考：思考：在在“水流星水流星”的表演中，的表演中，杯子在竖杯子在竖直面内做圆周运动，到最高点时，杯口朝下，但杯直面内做圆周运动，到最高点时，杯口朝下，但杯中的水却不会流下来，为什么呢？中的水却不会流下来，为什么呢？作圆周运动的物体总需要向心力。作圆周运动的物体总需要向心力。当

2、杯子以速度当杯子以速度v 转过最高点时，杯中转过最高点时，杯中的水受力如图所示。的水受力如图所示。对杯中的水：对杯中的水：GFN由此可知，由此可知，v 越大，杯子底对水的压力越大。越大，杯子底对水的压力越大。FN=0此时水恰好不流出。此时水恰好不流出。表演表演“水流星水流星”节目的演员，需要保证杯子在圆周运动最高点节目的演员，需要保证杯子在圆周运动最高点的线速度不得小于的线速度不得小于即即 练习：如图，质量为练习：如图，质量为0.1kg的小木桶内盛水的小木桶内盛水0.4kg,用用50cm的绳子系桶，使它在竖直面内做圆周运动的绳子系桶，使它在竖直面内做圆周运动（即做水流星实验），（即做水流星实验

3、），试求：，试求：（1）小木桶在最高点的最小速度；）小木桶在最高点的最小速度；（2）如果通过最高点的速度大小为）如果通过最高点的速度大小为9m/s，求木，求木桶在最高点对绳子的拉力；桶在最高点对绳子的拉力；思考：过山车为什么在最高点也不会掉下来？思考：过山车为什么在最高点也不会掉下来？实例二：过山车实例二：过山车GFNFN=0 要想保证过山车在最高点不掉下来，要想保证过山车在最高点不掉下来，此时速度此时速度绳（线）模型总结：要使小球在竖直平面内做完整的圆周运动，要使小球在竖直平面内做完整的圆周运动，在最高点的速度需要在最高点的速度需要模型四 杆物模型 用长为用长为r的轻杆一端固定着一个质的轻杆

4、一端固定着一个质量为量为m的小球，使小球在竖直平面内的小球，使小球在竖直平面内做圆周运动，如图所示。做圆周运动，如图所示。BF支支mgF拉拉mgF拉拉v1v2o问题问题2：杆物模型：杆物模型：AB拓展：物体在管型轨道内的运动拓展：物体在管型轨道内的运动如图，有一内壁光滑如图，有一内壁光滑竖直竖直放置放置的管型轨道半径为的管型轨道半径为r，内有一质，内有一质量为量为m的小球，沿其竖直方向的小球，沿其竖直方向上的做上的做变速圆周运动变速圆周运动，小球的，小球的直径刚好与管的内径相等直径刚好与管的内径相等1、刚好通好通过圆环时速度速度为多少？多少？2、速度很大的、速度很大的时候，由候，由谁来提供向心

5、力来提供向心力？3、速度很小的、速度很小的时候，又是由候，又是由谁来提供向来提供向心力？心力？4、它的速度能不能、它的速度能不能为0？（1 1）最高点最小速度）最高点最小速度（2）当）当时，管壁对小球没有力的作用时，管壁对小球没有力的作用时，外管壁对小球有作用力时，外管壁对小球有作用力（3）当）当V 时，内管壁对小球有作用力时，内管壁对小球有作用力（4）当）当V 注意：杆或者圆环，都能对小球提供注意：杆或者圆环，都能对小球提供支持力或者拉力支持力或者拉力杆物模型总结杆物模型总结（1）.在最高位置时，杆或者环能提供支持力，最在最高位置时，杆或者环能提供支持力，最 小速小速度度v=0。AB例、长度

6、为例、长度为L=0.5m 的轻质细杆的轻质细杆OA，A端有一质量为端有一质量为m=3Kg 的小球，如图所示，小球以的小球，如图所示，小球以O点为圆心在点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率是是 v=2m/s，取取g=10N/Kg，则球此时受到杆多大，则球此时受到杆多大的力？方向如何？的力？方向如何？解析解析:设小球以速率设小球以速率v0通过最高点时，球对杆的作用力恰好通过最高点时，球对杆的作用力恰好为零，即为零，即mgm ，得得v0 m/s m/s.由于由于v2.0 m/s m/s，可知过最高点时，球对细杆，可知过最高点时，球对细杆产生压力，则杆对球的作用力方向向上小球的受力情况产生压力，则杆对球的作用力方向向上小球的受力情况如图甲所示如图甲所示由牛顿第二定律由牛顿第二定律mgFNm ，得，得FNmgm 3.0(10 )N6.0 N.即细杆即细杆OA受到受到6.0 N的压力的压力