人教版高中物理生活中的圆周运动23张获奖ppt课件

《生活中的圆周运动》
第二课时
向心力公式的理解
做圆周运动物体 所受的合外力
v F合 = m r
2
做圆周运动物体 所需的向心力
“供需”平衡 物体做匀速圆周运动
从“供” “需”两方面研究做圆周运动的 物体
一、拱形桥
二、拱形桥
1、汽车静止在桥上与通过桥时的状态是否相同？ 2、汽车过凹桥时，在最低点时，凹桥对车的支持 力怎样？ FN 2
gr 时，Ｎ>０
∴v≥
gr
② 当v
③
当
v gr 时，Ｎ<０，此时水将会流出杯子。
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
N mg O
练习
管道与球：如图所示，一质量 为m的小球，放在一个内壁光滑的封闭管内， 使其在竖直面内作圆周运动.
N
R
mg O
拓 展
小球在最高点时：
N mg O
v gL时，杆对小球恰无作用 力；
v gL时，杆对小球产生支持 力；
v gL时，杆对小球产生拉力 。
细绳与球：如图所示，一质量为m的小 球，用长为L细绳系住，使其在竖直面 内作圆周运动。
若汽车的运动速度变大，压力如何变化？ 当汽车行驶速度越大，汽车对桥面的压力越小。 当 v gr 时，压力FN为零。处于完全失重状态。
v2 mg - FN m r 2 v FN mg m r
v2 0 当FN=0时： mg m r
FN
F压
v
a G
v gr
试分析：当汽车的速度不断增大时，会有什么现象 发生呢？ 当v增大时，F压减小； 当v
杂技演员表演 “水流星”节目， 我们发现不管演 员怎样抡，水都 不会从杯里洒出， 甚至杯子在竖直 面内运动到最高 点时，已经杯口 朝下，水也不会 从杯子里洒出。 这是为什么？
解： 设水的质量为 m ，杯子运 动到最高点时速率为 v ，绳 长为r则有：
N+mg=mv2/r
∵N≥0
①当
v gr 时，Ｎ＝０，水在杯中刚好不流出
FN G m
FN G m
v
r
v
2
a
v G
r
FN>G，即桥对车的支持力大于重力，处于 超重状态。 速度 越大，压力越大。
3、汽车过凸桥时，在最高点时，凸桥对车的支持 力又怎样？ FN 2 v v G - FN m r a
FN G m
v
2
G
r
FN<G 即桥对车的支持力小于重力，处于 失重状态。
mg O
轨道与球：如图所示，一质量为m的小球， 在半径为R 光滑轨道上，使其在竖直面 内作圆周运动。
mg O 轨道
N
mg O 杆
N
mg O 管道 mg O
mg
O 轨道
绳
可见，物体在最高点的最小速度决定于物 体在最高点受的最小合外力，不同情况下的最 小合外力决定了不同情况下的最小速度.
杂技 “水流星”
gr
时，F压=0；
当 v gr 时，汽车将脱离桥面，发生危险。
比较三种桥面受力的情况
FN
G FN
v G FN m r
2
G
v FN G m r
2
FN
FN = G
G
关于汽车过拱桥的问题的说明
上述过程中汽车做的不是匀速圆周运动， 我们仍使用了匀速圆周运动的公式，原因是向 心力和向心加速度的公式对于变速圆周运动同 样适用。 在变速圆周运动中，利用上面的公式求质点在 圆周上某一点的向心力和向心加速度的大小时， 必须利用该点的瞬时速度值。
例2、一辆汽车匀速率通过半径为R 的圆弧拱形路面，关于汽车的受力情况， 下列说法正确的是（ BD） A、汽车对路面的压力大小不变，总 是等于汽车的重力 B、汽车对路面的压力大小不断发生 变化，总是小于汽车所受重力 C、汽车的牵引力不发生变化 D、汽车的牵引力逐渐变小
轻杆与球：如图所示，一质量为 m的小球，用长为L轻杆固定住， 使其在竖直面内作圆周运动。
思考与讨论： 地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是 地球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程 度时，地面对车的支持力为零？这时驾驶员与座椅之间 的压力是多少？……
该“思考与讨论”中描述的情景其实已经实现， 不过不是在汽车上，而是在航天飞机中．
此时: v
gr 9.8 64001000m / s 7.9km / s
巩固练习
1.在水平面上转弯的汽车，向心力由( B )提供
A.重力和支持力的合力
B.静摩擦力
C.滑动摩擦力
D.重力、支持力和牵引的的合力
2.用长为L的细绳，拴着质量为m的小球，在竖 直平面内做圆周运动，则下列说法中正确的是
( BC )
A.小球在最高点所受的向心力一定是重力 B.小球在最高点时绳子的拉力可能为零 C.小球刚好在竖直平面内做圆周运动，则经过最 高点的速率是
5.如图所示，质量可以不计的细杆的一端固定着 一个质量为m的小球，另一端能绕光滑的水平轴O 转动。让小球在竖直平面内绕轴O做半径为 l 的圆 l 周运动，小球通过最高点时的线速度大小为v。下 列说法中正确的是( BCD )
A、v不能小于
gl
B、v＝ gl 时，小球与细杆之间无弹力作用 C、v大于 gl 时，小球与细杆之间的弹力随v增大而增大 D、v小于 gl 时，小球与细杆之间的弹力随v减小而增大
gL
3.一汽车通过拱形桥顶点时的速度为10m/s， 车对桥顶的压力为车重的3/4，如果要使汽车 在桥顶对桥面没有压力，车速至少为( B ) A.15m/s B.20m/s
C.25m/s
D.30m/s
4.质量为m的小球，用一条绳子系着在竖直平 面内做圆周运动，小球到最高点时的速度为v， 2 到达最低点时的速度为 ，则小球 4 gR V 通过上述两位置处时绳子所受的张力之差是 ( A ) A.6mg C.4mg B.5mg D.2mg