匀速圆周运动的实例分析ppt课件.ppt

,匀速圆周运动的实例分析,城郊中学 李新爱,复习：请回忆一下上节课的主要知识点,复习思考题：,1.描述匀速圆周运动快慢的各个物理量及其相互关系。,2.向心力的求解公式有哪几个？,3.如何求解向心加速度？,向心加速度,方向：,始终指向圆心,向心力,始终指向圆心,方向：,O,讨论题：水平面上绕自身轴匀速旋转的圆盘上放置一木块，木块相对圆盘静止，试分析木块的向心力。,木块受力：,竖直向下的重力 G,竖直向上的支持力 N,水平方向指向圆心的摩擦力 f,木块做圆周运动所需向心力：,由圆盘对木块的静摩擦力 f 提供,2：说明：a：向心力是按效果命名的力；b：任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力； c：不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用外，还要另外受到向心力。,1：来源：分析和解决匀速圆周运动的问题，关键的是要把向心力的来源搞清楚。,关于向心力：,解圆周运动问题的基本步骤,1.确定作圆周运动的物体作为研究对象。2.确定作圆周运动的轨道平面、圆心位置和半径。3.对研究对象进行受力分析画出受力示意图。4.运用平行四边形定则或正交分解法（取向心加速度方向为正方向）求出向心力F。5.根据向心力公式，选择一种形式列方程求解,黄石长江大桥,汽车过拱桥,F合=G F,F向=mv2/r,由 F合= F向,G F= mv2/r,F=G mv2/r,G,取向心加速度方向为正方向,例一、质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径为r的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力是多少？,思考与讨论,根据上面的分析可以看出，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力越小。试分析一下，当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生呢？,根据牛顿第三定律：F压=FN,即：,由上式可知，v增大时，F压减小，当 时，F压=0；当 时，汽车将脱离桥面，发生危险。,思考与讨论,请你根据上面分析汽车通过凸形桥的思路，分析一下汽车通过凹形桥最低点时对桥的压力。这时的压力比汽车的重量大还是小？,F合=F G F向=mv2/r由 F合= F向 F G =mv2/r F =Gmv2/r,G,拓展,比较三种桥面受力的情况,小节:此问题中出现的汽车对桥面的压力大于或小于车重的现象，是发生在圆周运动中的超重或失重现象,杂技 “水流星”,一根绳子系者一个盛水的杯子，演员抡起绳子，杯子就在竖直面内做圆周运动，到最高点时，杯口朝下，但杯中的水不会流下来，为什么呢？,作圆周运动的物体总需要由向心力。如图所示，当杯子以速度v转过最高点时，杯中的向心力的方向向下；,对杯中的水，,即：,杯中的水恰不流出,FN,若转速增大， 时，即 时，杯中水还有远离圆心的趋势，水当然不会流出，此时杯底是有压力，即,由此可知，v越大，水对杯子的压力越大。,表演“水流星”节目的演员，只要保持杯子在圆周运动最高点的线速度不得小于,即,G,FT,质量为m的小球用长为L的细线连接着，使小球在水平面内作匀速圆周运动，细线与竖直方向夹角为 ，试求其角速度的大小？,对小球而言，只受两个力，重力和细线拉力，这两个力的合力 mgtan 提供向心力，知道半径r=Lsin,所以由 得,火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于0，那么当火车转弯时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供火车的向心力呢？,火车转弯,c：由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨。,1、内外轨道一样高时,G,FN,F,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：外轨对轮缘的弹力F提供向心力。,2、外轨略高于内轨时,(,设车轨间距为L，两轨间高度差为H，转弯半径为R，质量为M的火车运行。,据三角形边角关系：,对火车受力情况分析：重力和支持力的合力提供向心力，对内外轨都无压力,又因为很小所以,综合有,故,又,所以,实际中，铁轨修好后H、R、L定，又g给定值，所以火车拐弯时的车速为一定值。,飞机转弯,赛车过弯道,摩托车过弯道,小结,1、分析向心力来源,2、运用向心力公式解题的步骤,火车转弯问题,汽车过拱桥,3、实例分析:,杂技“水流星”游乐场“过山车”,作业,课本page34（1）（3）（4）,祝同学们进步！,再见,