高中物理《圆周运动》课件
高中物理人教版必修2微专题(二) 圆周运动的临界问题(课件)
第五章 曲线运动
专项突破
随堂演练
长度为 0.5 m 的轻杆 OA 绕 O 点在竖直平面内做圆周运动，A 端连着 一个质量 m＝2 kg 的小球。求在下述的两种情况下，通过最高点时小球对杆的作 用力的大小和方向：(g 取 10 m/s2)
(1)杆做匀速圆周运动的转速为 2.0 r/s。 (2)杆做匀速圆周运动的转速为 0.5 r/s。
物理 必修2
第五章 曲线运动
专项突破
随堂演练
解析： 设座椅对人的作用力为 F，人在最高点时，由牛顿第二定律和向心
力公式可得 F＋mg＝mvR2，由此可知，当 v＝ gR时，人只受重力作用；当 v> gR
时，重力和座椅对人向下的压力提供向心力；当 v< gR时，除受重力外，人还受
保险带向上的拉力，选项 A 项错误。当 v＝ 2gR时，座椅对人向下的压力等于重
物理 必修2
第五章 曲线运动
专项突破
随堂演练
随堂演练
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第五章 曲线运动
专项突破
随堂演练
1．如图所示，在光滑的轨道上，小球滑下经过圆弧部分的最高点 A 时，恰 好不脱离轨道，此时小球受到的作用力是( )
A．重力、弹力和向心力 B．重力和弹力 C．重力和向心力 D．重力
物理 必修2
第五章 曲线运动
第五章 曲线运动
专项突破
随堂演练
解析： 若小球恰好过最高点，则绳子拉力为零，由重力充当向心力。所以 mg＝mvr2，可得 v＝2.24 m/s，又根据 v＝2 πrn，可得 n＝0.71 r/s。
所以当转速为 2.0 r/s 时，小球能在竖直面内做圆周运动；当转速为 0.5 r/s 时， 小球不能在竖直面内做圆周运动。
圆周运动中的连接体问题、临界问题—人教版高中物理必修二课件(共15张ppt)
2
7
解析：C 错：两个人做圆周运动，向心力的大小相等，质量 不同，角速度相同，所以他们的运动半径不同．D 对：设甲的半 径为 R1，则乙的半径为 0.9 m－R1，故 m 甲 ω2R1＝m 乙 ω2(0.9 m－ R1)，解得 R1＝0.3 m．B 错：再根据 9.2 N＝m 甲 ω2R1 可知，角速 度 ω≈0.62 rad/s.A 错：两个人的角速度相同，半径不同，故他 们的线速度不相同．
互为向心力，角速度相同．设两球所需的向心力大小为 Fn，角 速度为 ω，则
对球 m1：Fn＝m1ω2r1， 对球 m2：Fn＝m2ω2r2， 由上述两式得 r1:r2＝1:2. 答案：D
2
6
变式训练 2 甲、乙两名溜冰运动员，m 甲＝80 kg，m 乙＝40 kg，面对面拉着弹簧测力计做圆周运动的溜冰表演，如图所示．两 人相距 0.9 m，弹簧测力计的示数为 9.2 N，下列判断中正确的是
【答案】 D
2
11
变式训练 3 如图所示，两绳系一质量为 0.1 kg 的小球，两 绳的另一端分别固定于轴的 A、B 两处，上面绳长 2 m，两绳拉 直时与轴的夹角分别为 30°和 45°，问球的角速度在什么范围内 两绳始终都有张力？(g 取 10 m/s2)
2
12
解析：当上绳绷紧，下绳恰好伸直但无张力时，小球受力如
10
rad/s 时，两绳始终都有张力．
答案：
10 3 3
rad/s<ω<
10
rad/s
人教版高中物理必修2第五章课件：5.4圆周运动的基本规律
例与练
如图所示，小球以大小为v0初速度由A端向右运动，到 B端时的速度减小为vB；若以同样大小的初速度由B端 向左端运动，到A端时的速度减小为vA，已知小球运 动过程中始终没有离开该粗糙轨道，比较vA、vB的大 小，则（ A）
③向心加速度不一定是物体做圆周运动的实际加速度。 对于匀速圆周运动，其所受的合外力就是向心力，只产 生向心加速度，因而匀速圆周运动的向心加速度是其实 际加速度。对于非匀速圆周运动，例如竖直平面内的圆 周运动。如图所示，小球的协力不指向圆心，因而其实 际加速度也不指向圆心，此时的向心加速度只是它的一 个分加速度，其只改变速度的方向。而沿切线的分加速 度只改变速度的大小。
NA NB
A
B
mg
mg
mg
NA
m v2 r
NA
mg
m v2 r
NB
mg
m v2 r
NB
mg
m v2 r
例与练
m为在水平传送带上被传送的小物体(可视为质点)，A 为终端皮带轮，如图所示，已知皮带轮半径为r，传送 带与皮带轮间不会打滑。当m可被水平抛出时，A轮每 秒的转速最少是( A)
A. 1 g
答案： (1)N 3mg (2)s 2 (H R)R
例与练 如图所示，滑块在恒定外力作用下从水平轨道上的A 点由静止出发到B点时撤去外力，又沿竖直面内的光 滑半圆形轨道运动，且恰好通过轨道最高点C，滑块 脱离半圆形轨道后又刚好落到原出发点A，试求滑块 在AB段运动过程中的加速度.
答案：a=5g/4
⑵当 v gr 时，球恰能通过最高点，绳子没有拉
力，轨道没有压力。
⑶当 v gr 时，球不能通过最高点。
2、轻杆和光滑管道等有物体支撑的圆周运动，能过最
新教科版高中物理必修2第二章第1节圆周运动(23张ppt)
2.1 圆周运动
质点的轨迹是圆周
圆周运动
物体的运动轨迹是圆的运动叫做圆周运动.
一、描述圆周运动物理量
1、线速度
t
如果物体在一段时间 内t 通过的 弧长 越长s ，那么就表示运动得 越快
s 线速度：
v
s
t
v
注意：尽管做匀速圆周
运动的物体在各个时刻
o
的线速度大小相等，但
v
线速度的方向是不断变
【请注意摘抄笔记】
例题：
c b
三个轮的半径分别为r、 2r、4r，b点到圆心的 距离为r，求图中a、b、 a c、d各点的线速度之 比、角速度之比。
d
解析：
va= vc，而vb∶vc∶vd =1∶2∶4，所以va∶ vb∶vc∶vd =2∶1∶2∶4；
由 va∶ vb =2∶1知ωa∶ωb=2∶1，又ωb=ωc=ωd ，所以 ωa∶ωb∶ωc∶ωd =2∶1∶1∶1.
即：n
N t
单位：转/秒，r/s
【写笔记】 6.线速度、角速度、周期、频率和转速的关系
vr2r2fr2nr
T
（1）、f、T、n，若一个量确定，其余两个量也就确定
了，而v还和r有关。
（2）、v、r是瞬时对应关系，只有先确定其中一个量不
变，才能讨论其余两个量是正比还是反比关系。 （3）描述质点沿圆周运动快慢的物理量是线速度，描述 质点绕圆心转动快慢的物理量是角速度、周期、频率和转 速。所以，若比较物体沿圆周运动的快慢看线速度，若比 较物体绕圆心运动的快慢看后四个物理量。
TB r B R
A
R O1
B O2 r
【请注意摘抄笔记】
3、齿轮传动： A点和B点分别是两个齿轮上的点，两个
2018年高中物理复习：圆周运动——绳球杆球模型(共19张PPT)
在“水流星”表演中，杯子在竖直平面做圆周 运动，在最高点时，杯口朝下，但杯中水却不 会流下来，为什么？ v2 对杯中水：mgF N m FN r 当v gr 时，FN = 0 G
水恰好不流出 表演“水流星” ，需要保证杯 子在圆周运动最高点的线速度不 得小于 v gr v gr 即：
竖直平面内圆周运动的临界问题物理情景图示在最高点的临界特点做圆周运动条件细绳拉着小球在竖直平面内运动在最高点时速度应不小于小球在竖直放置的光滑圆环内侧运动在最高点时速度应不小于小球固定在轻杆上在竖直面内运动在最高点速度应大于0小球在竖直放置的光滑管中运动在最高点速度应大于0grgrmg由于物体在竖直平面内做圆周运动的依托物绳轨道轻杆管道等不同所以物体恰好能通过最高点的临界条件也不同
拓展：物体在管型轨道内的运动
如图，有一内壁光滑、竖直放 置的管型轨道，其半径为R， 管内有一质量为m的小球有做 圆周运动，小球的直径刚好略 小于管的内径。问： （1）小球运动到最高点时，速度与受力的关系 如何？ （2）小球运动到最低点时，速度与受力的关系 又是如何？
F3
V2
G F2
;
2 v 1 最低点：F mg m 1 R
当v<v0，内壁对球有向上的支持力； 当v>v0，外壁对球有向下的压力。
课堂练习： 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 =90cm.求 （1）桶在最高点水不流出的最小速率？ （2）水在最高点速率=6m/s时水对桶底的 压力？(g取10m/s2)
课堂练习：如图所示，质量m=0.2kg的小球固定 在长为Ｌ＝0.9m的轻杆的一端，杆可绕Ｏ点的 水平轴在竖直平面内转动，g=10m/s2，求： （１）当小球在最高点的速度 为多大时，小球对杆的作用力 为零？ （２）当小球在最高点的速度 分别为６m/s和1.5m/s时，杆对 小球的作用力的大小和方向 （３）小球在最高点的速度能 否等于零？
《生活中的圆周运动》圆周运动PPT优质课件-人教版高中物理必修二PPT课件
2．圆周平面的特点:弯道处外轨高于内轨, 但火车在行驶过程中, 重心高度不变, 即火车的重心轨迹在同一水平面内, 火车的向心加速度和向心力均沿水平面指向 圆心。
3．向心力的来源分析:火车速度合适时, 火车受重力和支持力作用, 火车转弯所需 的向心力完全由重力和支持力的合力提供, 合力沿水平方向, 大小F＝mgtan θ。
生活中的圆周运动
1
核心素养目标
物理观念 失重现象、离心现象和物体做离心运动的条件。
1.通过观察模型了解火车车轮的特点，会分析火车转弯时向心力的 来源。 科学思维 2.通过对向心力公式的推导分析汽车过拱形桥和凹形路面的最低点 时的受力、理解航天器中的失重现象。
科学态度 分析生产、生活和航天科技中的圆周运动现象，培养学生运用概念、 与责任 规律解释现象和解决问题的能力，增强责任心和使命感。
17
4.规定速度分析：若火车转弯时只受重力和支持力作用，不受轨道压力，则 mgtan θ ＝mvR20，可得 v0＝ gRtan θ。(R 为弯道半径，θ 为轨道所在平面与水平面的夹角， v0 为转弯处的规定速度)
5．轨道压力分析 (1)当火车行驶速度v等于规定速度v0时, 所需向心力仅由重力和弹力的合力提供, 此时火车对内、外轨道无挤压作用。 (2)当火车行驶速度v与规定速度v0不相等时, 火车所需向心力不再仅由重力和弹力 的合力提供, 此时内、外轨道对火车轮缘有挤压作用, 具体缘有侧压力。 ②当火车行驶速度v<v0时, 内轨道对轮缘有侧压力。
2
知识点一火车转弯 [观图助学]
火车转弯时外轨与内轨的高度一样吗?火车转弯的向心力来源是什么?火车的车轮设 计有什么特点?
3
1． 火 车 在 弯 道 上 的 运 动 特 点 : 火 车 转 弯 时 实 际 是 在 做 ___圆__周__运__动___ , 因 而 具 有 __向__心___加速度, 由于其质量巨大, 需要很大的向心力。
高一物理课件：生活中的圆周运动
F
FN
G
问题2：若内外轨道一样高转弯时受力情况
如何改进才能使轨道和轮缘不容易损坏呢？
思考
计算火车的最佳行驶速度？
FN
mg
θ
思考1：火车转弯速度与那些量有关？
与
有关，
与质量无关
方案剖析
思考2：如果火车提速，对铁路拐弯处应如何改造？
F合
θ
生活中的弯道
”
二、拱桥问题
很多桥都做成拱形，这里面有什么物理道理呢？
物体作离心运动的条件：
3、离心运动的应用与防止
离心抛掷 离心脱水 离心分离 离心甩干 离心运动的应用
一、铁路的弯道
讨论向心力的来源： 外轨高于内轨时重力与支持力的合力是火车转弯的向心力 讨论：为什么转弯处的半径和火车运行速度有条件限制?
二、拱形桥
思考：汽车过拱形桥时，对桥面的压力与重力谁大?
三、离心运动
达到某临界速度V0，FN减小到0，计算V0？ 问题4： mg 解：对车受力分析如图，根据牛顿第二定律有 得 V0 所以，在桥顶若车速 车做平抛运动
拓展二
mg 对人车整体受力分析如图：根据牛顿第二定律得 V=8000m/s 对人受力分析如图 mg FN 根据牛顿第三定律人对座椅的压力为0
拓展一、凹形桥
离心现象的分析与讨论． 离心运动的应用和防止． 通过本节课的学习我们知道：
四、课堂小结
再见
单击此处添加副标题
谢谢
一辆质量m=2.0 t的小轿车，驶过半径R=80 m的一段圆弧形桥 面，重力加速度g=10 m/s2.求： （1）若桥面为凹形，汽车以20 m/s的速度通过桥面最低点时，对 桥面压力是多大？ （2）若桥面为凸形，汽车以10 m/s的速度通过桥面最高点时，对 桥面压力是多大？ （3）汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压 力？
教科版高中物理必修二第二章匀速圆周运动第4节《圆周运动与人类文明(选学)》参考课件
四、离心运动 1．定义：物体沿圆周运动的切线方向飞出或做逐 渐_远__离__圆_心___而去的运动． 2．原因：合外力提供圆周运动的向心力_消__失___ 或不足，不存在受“离心力”的作用． 3．离心机械：利用_离__心__运动的机械．
思考感悟
在近地轨道上，各国发射了很多的航天器，如卫 星、空间站、各种探测器，还随时发射宇宙飞船、 航天飞机，假设这些航天器都做匀速圆周运 动．设想地球的引力突然消失，它们将怎样运动？ 提示：这些航天器在引力作用下做匀速圆周运动， 若引力突然消失，它们将沿该时刻的速度方向做 匀速直线运动，即沿切线方向飞出．
合外力不足以提供它所需要的向心力时，物体做 离心越来越远的曲线运动，故选C.
三、竖直面内的圆周运动 1．轻绳模型
图 2－3－6 如图 2－3－6 所示，细绳系的小球或在轨道内侧 运动的小球，在最高点时的临界状态为只受重力，
则 mg＝mrv2，则 v＝ gr.在最高点时： (1)v＝ gr时，拉力或压力为零． (2)v> gr时，物体受向下的拉力或压力． (3)v< gr时，物体不能达到最高点．
【思路点拨】 汽车在拱桥上运动时，对凹形桥 的压力大于其重力，而对凸形桥则压力小于重 力．由此可知，对凹形桥则存在一个允许最大速 率，对凸形桥则有最小压力．可根据圆周运动知 识，在最低点和最高点列方程求解．
【精讲精析】 汽车驶至凹面的底部时，合力向
上，此时车对桥面压力最大；汽车驶至凸面的顶
部时，合力向下，此时车对桥面的压力最小．
变式训练 1 当汽车通过桥面粗糙的拱形桥顶点
的速度为 10 m/s 时，车对桥顶的压力为车重的34， 如果要使汽车行驶至该桥顶时不受摩擦力作用， 则汽车通过桥顶的速度应为( ) A．25 m/s B．20 m/s C．15 m/s D．30 m/s
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高中物理《圆周运动》课件
高中物理《圆周运动》课件
《圆周运动》这一节主要介绍了圆周运动的线速度和角速度的概念及两者的关系;下面是小编收集整理的高中物理《圆周运动》课件，希望对您有所帮助！
一、教材分析
本节内容选自人教版物理必修2第五章第4节。
本节主要介绍了圆周运动的线速度和角速度的概念及两者的关系;学生前面已经学习了曲线运动，抛体运动以及平抛运动的规律，为本节课的学习做了很好的铺垫;而本节课作为对特殊曲线运动的进一步深入学习，也为以后继续学习向心力、向心加速度和生活中的圆周运动物理打下很好的基础，在教材中有着承上启下的作用;因此，学好本节课具有重要的意义。
本节课是从运动学的角度来研究匀速圆周运动，围绕着如何描述匀速圆周运动的快慢展开，通过探究理清各个物理量的相互关系，并使学生能在具体的问题中加以应用。
（过渡句）知道了教材特点，我们再来了解一下学生特点。
也就是我说课的第二部分：学情分析。
二、学情分析
学生虽然已经具备了较为完备的直线运动的知识和曲线运动的初步知识，并学会了用比值定义法描述匀速直线运动的快慢，尽管如此，但由于匀速圆周运动的特殊性和复杂性以及学生认知水平的差异，本节课的内容对学生来讲仍然是一个不小的台阶。
（过渡句）基于以上的教材特点和学生特点，我制定了如下的教学目标，力图把传授知识、渗透学习方法以及培养兴趣和能力有机的融合在一起，达到最好的教学效果。
三、教学目标
【知识与技能】
知道描述圆周运动快慢的两个物理量——线速度、角速度，会推导二者之间的关系。
【过程与方法】
通过对传动模型的应用，对线速度、角速度之间的关系有更加深入的了解，提高分析能力和抽象思维能力。
【情感态度与价值观】
在思考中体会物理学科严谨的逻辑关系，提高分析归纳能力，养成严谨科学的学习习惯。
（过渡句）基于这样的教学目标，要上好一堂课，还要明确分析教学的重难点。
四、教学重难点
【重点】
线速度、角速度的概念。
【难点】
1.二者关系的推导过程;
2. 对匀速圆周运动是变速运动的理解。
（过渡句）说完了教学重难点，下面我将着重谈谈本堂课的教学过程。
五、教学过程
首先是导入环节：
在这个环节中，我将展示生活中的一些运动，如摩天轮、脱水桶等，引导学生找相似点：运动轨迹是一些圆，从而引出，这种轨迹为圆周的运动叫做圆周运动——引出课题。
接下来，我会顺势让学生再例举生活中的圆周运动，然后提出问题，直线运动我们用单位时间内的位移来描述物体的运动快慢，那么对于圆周运动又如何描述它们的运动快慢呢？
【意图：这个问题我采用类比的方式去提问，一方面让学生回顾前面学过的直线运动，另一方面让学生带着问题去思考二者的不同，有效的启发了学生的思维，很顺利的过渡到了接下来要讲的线速度和角速度。
】
学习线速度的概念时，我会用flash配合实物电风扇的页片，让学生观察当用手缓慢拨动页片转动时，页片上分别标记的红、蓝两种与
圆心距离不等的点的运动情况，哪个快那个慢。
学生可以讨论发现相同的时间里，通过的弧长长的点运动得快。
于是我们就可以用二者的比值来表示线速度的大小，而且我会引导学生去发现，当时间t足够小的时候，所对于的弧长也非常短，接近于圆弧上的一个点，因此线速度是瞬时速度，它的方向也就是在圆周各点的切线方向。
另外还需让学生讨论交流“匀速圆周运动”中“匀速”的含义。
【意图：这是本堂课的一个难点，学生很容于将这里的匀速理解为速度不变。
所以在这里我会再次强调速度的矢量性，它既有大小也有方向，这里的“匀速”其实是指“匀速率”，线速度大小不变，但是线速度的方向在时刻改变。
】
接下来在学习角速度的概念时，应向学生说明这个概念是根据匀速圆周运动的特点和描述运动的需要而引入的，即物体做匀速圆周运动时，每通过一段弧长都与转过一定的'圆心角相对应，因而物体沿圆周转动的快慢也可以用转过的圆心角与时间比值来描述，由此引入角速度的概念。
但是在讲述角速度的概念时，不需要向学生强调角速度的矢量性。
因为这个会在大学学习刚体力学的时候才学，需要用右手螺旋定则确定。
明确了两个概念之后，本堂课的一大重点就解决了，而依据教学目标，以及学生在学习过程和实际操作中暴露出的问题，如何去推导线速度、角速度之间的数学关系又是本堂课的又一难点。
在这里我将带领学生去回顾数学中的表达式，然后让学生自己动手推导。
接下来在巩固提升环节，我将让学生观察自行车传动结构示意图中的大齿轮、小齿轮、后轮三个部分的转动，分析A、B、C三个点线速度、角速度的关系。
【意图：这是高中阶段比较典型额皮带传动问题，关键是要让学生明确两种情况下v和ω的关系：同轴、共线，在此基础上可以再提升难度：当三个轮子一起转的时候，又如何比较快慢，这样问题的设置层层深入，有梯度性，也符合学生的认知规律】最后是小结作业环节，我将提出如下问题：除了线速度、角速度，还有一些可以用来描述快慢的物理量，如周期T、频率f，他们之间的关系又如何？可以让学生自己尝试推导这些物理量之间的关系。