必修2第四章第3单元.ppt
《必修2第四章第3单元.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《必修2第四章第3单元.ppt(63页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第第3单元圆周运动及其应用单元圆周运动及其应用一、描述圆周运动的物理量一、描述圆周运动的物理量1 1线速度线速度v(1)(1)物理意义:描述质点沿圆周运动物理意义:描述质点沿圆周运动的的_快慢快慢(2)(2)方向:质点在圆弧某点的线速度方向方向:质点在圆弧某点的线速度方向沿圆弧该点的沿圆弧该点的_方向,与过该点的半方向,与过该点的半径径_(3)(3)大小:大小:v ,单位:,单位:_._.切线切线垂直垂直m/s2 2角速度角速度(1)(1)物理意义:描述质点绕圆心转动的物理意义:描述质点绕圆心转动的_(2)(2)定义:定义:,单位:,单位:_._.rad/s快慢快慢3 3周期周期T、转速、转速
2、n(1)(1)做圆周运动的物体运动做圆周运动的物体运动_所用的时间所用的时间叫做周期叫做周期(2)(2)做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕做圆周运动的物体单位时间内沿圆周绕圆心转过的圆心转过的_,叫做频率,也称,叫做频率,也称_(3)(3)大小:大小:T .(4)(4)转速转速n的单位:的单位:r/sr/s,r/min.r/min.一周一周圈数圈数转速转速4 4向心加速度向心加速度a a(1)(1)物理意义:描述物理意义:描述_改变的快慢改变的快慢(2)(2)大小:大小:a_ _ r.r.(3)(3)方向:总是指向圆心,所以不论方向:总是指向圆心,所以不论a的大小的大小是否变化,它都是个变量是
3、否变化,它都是个变量速度方向速度方向5 5向心力向心力F F(1)(1)作用效果:产生向心加速度,只改变线作用效果:产生向心加速度,只改变线速度的速度的_,不改变线速度的,不改变线速度的_,因此,因此向心力向心力_功功(2)(2)大小:大小:F Fmama_m m r.r.(3)(3)方向:总是沿半径指向方向:总是沿半径指向_,向心力是,向心力是个变力个变力方向方向大小大小不做不做圆心圆心6 6v、T之间的关系之间的关系(1)(1)vr.(2)(2)a r2v .当当v一定时一定时,a与与r成反比成反比,当当一定时一定时,a与与r成正比成正比,因此在确定因此在确定a与与r的关系之前,必须确定的
4、关系之前,必须确定v或或的情况的情况二、匀速圆周运动二、匀速圆周运动1 1运动特点运动特点(1)(1)速度大小速度大小_,方向时刻改变的变速,方向时刻改变的变速运动运动(2)(2)加速度大小加速度大小_,方向指向,方向指向_的变的变加速曲线运动加速曲线运动(3)(3)角速度、周期、频率都是角速度、周期、频率都是_的的不变不变不变不变圆心圆心恒定恒定2 2物体做匀速圆周运动的条件物体做匀速圆周运动的条件合外力大小合外力大小_,方向始终与速度方向,方向始终与速度方向_,且指向,且指向_不变不变垂直垂直圆心圆心三、非匀速圆周运动三、非匀速圆周运动1 1运动特点运动特点(1)(1)速度大小和方向均速度
5、大小和方向均_的变速曲线运的变速曲线运动动(2)(2)加速度的方向不一定指向圆心,可以加速度的方向不一定指向圆心,可以将加速度分解为将加速度分解为_加速度和加速度和_加速加速度度变化变化向心向心切向切向2 2向心力与合外力的关系向心力与合外力的关系(1)(1)将合外力沿半径方向和垂直于半径方向将合外力沿半径方向和垂直于半径方向进行分解,其中沿半径方向指向圆心的分进行分解,其中沿半径方向指向圆心的分力充当力充当_,向心力产生,向心力产生_加速度,加速度,其作用是改变速度其作用是改变速度_;合外力沿垂直于;合外力沿垂直于半径方向的分力产生半径方向的分力产生_加速度,其作用加速度,其作用是改变速度的
6、是改变速度的_(2)(2)向心加速度描述向心加速度描述_变化的快慢;变化的快慢;切向加速度描述切向加速度描述_变化的快慢变化的快慢向心向心切向切向向心力向心力大小大小方向方向速度方向速度方向速度大小速度大小四、离心运动四、离心运动1 1定义:做匀速圆周运动的物体,在所受定义:做匀速圆周运动的物体,在所受的合外力突然消失或不足以提供圆周运动所的合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需的向心力时,就做逐渐需的向心力时,就做逐渐_的运的运动,即离心运动动,即离心运动远离圆心远离圆心2 2物体做离心运动的两种情况物体做离心运动的两种情况(1)(1)当提供向心力的合外力消失,当提供向心力的合外力消失,F0
7、 0,物,物体便沿所在的位置的体便沿所在的位置的_方向飞出去,方向飞出去,如右图所示中如右图所示中A点所示点所示切线切线(2)(2)当提供向心力的合外力不完全消失,当提供向心力的合外力不完全消失,而只是小于物体做圆周运动需要应当具有而只是小于物体做圆周运动需要应当具有的向心力,的向心力,FFmrmr2,即合外力不足以,即合外力不足以提供所需的向心力的情况下,物体沿切线提供所需的向心力的情况下,物体沿切线与圆周之间的一条曲线运动如图中与圆周之间的一条曲线运动如图中B B点点所示所示 当物体所受的合外力大当物体所受的合外力大于物体做圆周运动所需的向心力时,于物体做圆周运动所需的向心力时,物体做圆周
8、运动的轨道半径变小,逐物体做圆周运动的轨道半径变小,逐渐靠近圆心做向心运动渐靠近圆心做向心运动1 1向心力的来源向心力的来源向心力是按力的作用效果命名的,可以向心力是按力的作用效果命名的,可以是重力、弹力、摩擦力等各种力,也可是重力、弹力、摩擦力等各种力,也可以是几个力的合力或某个力的分力,因以是几个力的合力或某个力的分力,因此在受力分析中要避免再另外添加一个此在受力分析中要避免再另外添加一个向心力向心力圆周运动中的动力学问题分析圆周运动中的动力学问题分析2 2向心力的确定向心力的确定(1)(1)确定圆周运动的轨道所在的平面,确定圆周运动的轨道所在的平面,确定圆心的位置确定圆心的位置(2)(2
9、)分析物体的受力情况,找出所有的分析物体的受力情况,找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力沿半径方向指向圆心的合力就是向心力力3 3解决圆周运动问题的主要步骤解决圆周运动问题的主要步骤(1)(1)审清题意,确定研究对象审清题意,确定研究对象(2)(2)分析物体的运动情况,即物体的线速度、分析物体的运动情况,即物体的线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等(3)(3)分析物体的受力情况,画出受力示意图,分析物体的受力情况,画出受力示意图,确定向心力的来源确定向心力的来源(4)(4)据牛顿运动定律及向心力公式列方程据牛顿运动定律及向心力公式列方程(5
10、)(5)求解、讨论求解、讨论 (1)(1)无论匀速圆周运动无论匀速圆周运动还是非匀速圆周运动,沿半径指向圆还是非匀速圆周运动,沿半径指向圆心的合力均为向心力心的合力均为向心力(2)(2)当采用正交分解法分析向心力的来当采用正交分解法分析向心力的来源时,做圆周运动的物体在坐标原点,源时,做圆周运动的物体在坐标原点,一定有一个坐标轴沿半径指向圆心一定有一个坐标轴沿半径指向圆心 (15 (15分分)(2009)(2009年高考广东单科年高考广东单科)如下图所示,一个竖直放置的圆锥筒如下图所示,一个竖直放置的圆锥筒可绕其中心可绕其中心OO转动,筒内壁粗糙,筒转动,筒内壁粗糙,筒口半径和筒高分别为口半径
11、和筒高分别为R和和H,筒内壁,筒内壁A点的高度为筒高的一半,内壁上有一点的高度为筒高的一半,内壁上有一质量为质量为m的小物块求:的小物块求:(1)(1)当筒不转动时,物块静止在筒壁当筒不转动时,物块静止在筒壁A A点受点受到的摩擦力和支持力的大小;到的摩擦力和支持力的大小;(2)(2)当物块在当物块在A A点随筒做匀速转动,且其受点随筒做匀速转动,且其受到的摩擦力为零时,筒转动的角速度到的摩擦力为零时,筒转动的角速度【思维通道思维通道】对物块进行受力分析,分别对物块进行受力分析,分别根据共点力平衡和圆周运动所需向心力利用根据共点力平衡和圆周运动所需向心力利用正交分解列方程求解正交分解列方程求解
12、【解析解析】(1)(1)当筒不转动时,物块静止在筒当筒不转动时,物块静止在筒壁壁A A点时受到的重力、摩擦力和支持力三力作点时受到的重力、摩擦力和支持力三力作用而平衡,由平衡条件得用而平衡,由平衡条件得摩擦力的大小摩擦力的大小Ffmgsinsin (4(4分分)支持力的大小支持力的大小FNmgcoscos .(4.(4分分)(2)(2)当物块在当物块在A A点随筒做匀速转动,且其所点随筒做匀速转动,且其所受到的摩擦力为零时,物块在筒壁受到的摩擦力为零时,物块在筒壁A A点受到点受到重力和支持力的作用,它们的合力提供向重力和支持力的作用,它们的合力提供向心力,设筒转动的角速度为心力,设筒转动的角
13、速度为有有mgmgtantan m m2 (3分分)由几何关系得由几何关系得tantan (2(2分分)联立以上各式解得联立以上各式解得 .(2.(2分分)【答案答案】(1)(1)(2)(2)解答有关圆周运动问题解答有关圆周运动问题时,首先必须做好关键的几步:时,首先必须做好关键的几步:(1)(1)对研究对象受力分析,确定好向心力对研究对象受力分析,确定好向心力的来源的来源(2)(2)确定圆周运动的轨迹和半径确定圆周运动的轨迹和半径(3)(3)应用相关的力学规律列方程求解应用相关的力学规律列方程求解 (2008 (2008年高考广东单科年高考广东单科)有有一种叫一种叫“飞椅飞椅”的游乐项目,示
14、意图如的游乐项目,示意图如下图所示,长为下图所示,长为L L的钢绳一端系着座椅,的钢绳一端系着座椅,另一端固定在半径为另一端固定在半径为r r的水平转盘边缘,的水平转盘边缘,转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动转盘可绕穿过其中心的竖直轴转动当转盘以角速度当转盘以角速度匀速转动时,钢绳与匀速转动时,钢绳与转轴在同一竖直平面内,与竖直方向的转轴在同一竖直平面内,与竖直方向的夹角为夹角为,不计钢绳的重力,求转盘转,不计钢绳的重力,求转盘转动的角速度动的角速度与夹角与夹角的关系的关系【解析解析】设转盘转动角速度设转盘转动角速度时时,钢绳钢绳与竖直方向的夹角为与竖直方向的夹角为座椅到中心轴的距离座椅到中心轴的
15、距离:R=r+Lsin=r+Lsin 对座椅分析有:对座椅分析有:F心心mgtantan mR2联立两式得联立两式得 .【答案答案】对于物体在竖直面内做的圆周运动是一对于物体在竖直面内做的圆周运动是一种典型的变速曲线运动,该类运动常有种典型的变速曲线运动,该类运动常有临界问题,并伴有临界问题,并伴有“最大最大”,“最小最小”,“刚好刚好”等词语,常分析两种模型等词语,常分析两种模型轻绳模型和轻杆模型,分析比较如下:轻绳模型和轻杆模型,分析比较如下:竖直平面内圆周运动的问题分析竖直平面内圆周运动的问题分析轻绳轻绳模型模型轻轻杆模型杆模型常常见类见类型型过过最高最高点的点的临临界条件界条件由由mg
16、m 得得v临临小球能运小球能运动动即可,即可,v临临0轻绳轻绳模型模型轻轻杆模型杆模型讨论讨论分析分析(1)过过最高点最高点时时v ,FNmgm 绳绳、轨轨道道对对球球产产生生弹弹力力FN0,方向指向方向指向圆圆心心(2)不能不能过过最高点最高点v ,在到达最高点前小,在到达最高点前小球已球已经经脱离了脱离了圆轨圆轨道道(1)当当v0时时,FNmg,FN为为支持力,沿半径背离支持力,沿半径背离圆圆心心(2)当当0v 时时,FNmgm ,FN指向指向圆圆心并随心并随v的的增大而增大增大而增大(2)(2)解答竖直面内的圆周运动问题时,首解答竖直面内的圆周运动问题时,首先要搞清是绳模型还是杆模型,在
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 必修 第四 单元
限制150内