第7节 生活中圆周运动.ppt

1、什么叫向心力？ 3、物体做匀速圆周运动时，什么力提供向心力? 物体做变速圆周运动时，什么力提供向心力? 回顾提问： 2、向心力的计算公式 使物体产生向心加速度的力，叫做向心力 mrω2 Fn＝ Fn＝ 物体做变速圆周运动时，合外力沿半径方向的分力(沿半径方向各个分力的合力)提供向心力 物体做匀速圆周运动时，合外力提供向心力 。 §5.7 生活中的圆周运动 1.明确研究对象 2.分析运动：确定圆周运动所在的平面，明确圆周运动的轨迹、半径、圆心位置及运动量。 3.分析受力，沿半径方向各个力的合力提供向心力。 4.根据向心力公式列方程，并求解。 一、分析解决圆周运动动力学问题的基本步骤 例1: 小球做圆锥摆时细绳长L，与竖直方向成θ角，求小球做匀速圆周运动的角速度ω O O mg T F 小球受力： 竖直向下的重力G 沿绳方向的拉力T 小球的向心力： 由T和G的合力提供 解： θ L 小球做圆周运动的半径 由牛顿第二定律： 即： R 跟踪练习：如图所示，内壁光滑的圆锥容器，其顶点与底面圆心的连线与水平面垂直，A、B两物体分别在半径为RA、RB的水平圆周上做匀速圆周运动，试论证：A、B两物体的线速度VA、VB，角速度ωA、ωB，周期TA、TB之间的比例关系。 A B 二、火车转弯 轮缘 铁轨 二、火车转弯 1、火车轮的结构 G FN F弹 　　2、火车在转弯时，若内外轨是相平的，铁轨如何对火车提供水平方向的向心力？ a：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。 b：外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力。 　轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损！ 　3、外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力，这种方法在实际中可取吗？为什么？ 例1、火车速度为30m/s，弯道的半径R=900m火车的质量m=8×105kg，转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？ 　　让重力和支持力的合力提供向心力，来减少外轨对轮缘的挤压。 FN G o F 　　4、为了减轻铁轨的受损程度，你能提出一些可行的方案吗？ 　　例2、若火车质量为m，转弯半径为r，要求轨道对轮缘无挤压作用，此时轨道倾角为θ ，请问火车的速度为多大？ θ( θ L H 火车转弯规定临界速度: 解析： 知:当v=v0时： 当vv0时： 当vv0时： 轮缘不受侧向压力 轮缘受到外轨向内的挤压力 轮缘受到内轨向外的挤压力 F弹 F弹 讨论:由 v G FN FNG 即汽车对桥的压力小于其所受重力，处于失重状态。 　　1、汽车过凸桥时，在最高点时，车对凸桥的压力是怎样的？ 三、拱形桥 v FN G 　　FNG，即汽车对桥的压力大于其所受重力，处于超重状态。 　　2、汽车过凹桥时，在最低点时，车对凹桥的压力怎样？ 三、拱形桥 当汽车行驶速度越大，汽车对桥面的压力越小。当 　　时，压力FN为零。处于完全失重状态。 　思考：若汽车的运动速度变大，压力如何变化？ 三、拱形桥 跟踪练习：水流星问题 例、绳系着装水的桶，在竖直平面内做圆周运动，水的质量m=0.5kg，绳长=40cm.求 （1）桶在最高点水不流出的最小速率？（2）水在最高点速率=3m/s时水对桶底的压力？(g取10m/s2) 1、定义： 当向心力突然消失或者指向圆心的合力不足时，物体做逐渐远离圆心的运动，叫做离心运动。 四、离心运动 四、离心运动 “供”“需”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 需 物体做匀速圆周运动所需的力 o 做匀速圆周运动的物体,由于惯性总有沿切线方向飞去的倾向,在合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下,做逐渐远离圆心的离心运动;当合外力大于物体做圆周运动所需的向心力时,物体做离圆心越来越近的向心运动;只有当合外力等于所需的向心力时,物体才可能做匀速圆周运动。 F拉=mω2r F拉mω2r F拉mω2r F拉=0 供需是否平衡决定物体做何种运动 2、合外力与向心力的关系 3、离心运动的应用和防止 (1)离心运动的应用 ①甩干雨伞上的水滴 ②链球运动 在田径比赛中,链球项目就是得用离心现象来实现投掷的。链球的投掷是通过预摆和旋转来完成的,运动员手持链球链条的一端,在链球高速旋转时,突然松手,拉力消失,链就沿切线方向飞出去。 在雨天,我们可以通过旋转雨伞 的方法甩干雨伞上的水滴,旋转时,当转动快到一定的程度时,水滴和雨伞之间的附着力满足不了水滴做圆周运动所需的向心力,水滴就会做远离圆心的运动而被甩出去。 把湿布块放在离心干燥器的金属网笼里,网笼转得比较慢时,水滴跟物体的附着力 F足以提供所需要的向心力,使水滴做圆周运动,当网笼转的比较快时,附