匀速圆周运动的实例分析ppt课件.ppt

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1、,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

2、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,

3、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

4、,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

5、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,