高一物理 第5章 圓周運動復習課課件 新人教版

1、復復 習習 課課討論討論1：對圓周運動的幾個概念理解對圓周運動的幾個概念理解1、v v、T T、f f、r r的關系如何？的關系如何？2、區(qū)分、區(qū)分與與n n的關系的關系3、向心力和向心加速度的理解、向心力和向心加速度的理解F F向心向心= mvmv2 2/r/r = mr mr2 2=mvmv a a向心向心= v v2 2/r/r=r r2 2=v v方向：方向：指向圓心指向圓心物理意義或作用效果：物理意義或作用效果：只改變速度的方向只改變速度的方向v v= =r r=2=2r/Tr/T=2=2/T=2/T=2f f：rad/s rad/s n n ：r/s r/s =2=2n n大小：大

2、?。旱湫蛦栴}典型問題1共軸或共線轉動問題共軸或共線轉動問題共軸：角速度相同共軸：角速度相同共線：線速度大小相同共線：線速度大小相同結論結論A AB BC CO O1 1O O2 2討論討論2做圓周運動的物體所受合外力做圓周運動的物體所受合外力一定指向圓心嗎？其所受的向心力一定指向圓心嗎？其所受的向心力如何產生？如何產生？F典型問題典型問題2向心力的加深理解向心力的加深理解、向心力是按效果命名的力。、向心力是按效果命名的力。、向心力可以由某一個力提供，也可以、向心力可以由某一個力提供，也可以由幾個力的合力提供，還可以由某一個力由幾個力的合力提供，還可以由某一個力的分力提供。的分力提供。、向心力永

3、遠不做功。、向心力永遠不做功。、變速、變速圓周運動圓周運動的合外力的合外力不一定不一定指指向向圓心圓心練習練習2 如圖所示，水平轉臺上放著如圖所示，水平轉臺上放著A、B、C三物，質量三物，質量分別為分別為2m、m、m，離轉軸距離分別為，離轉軸距離分別為R、R、2R，與轉臺動摩擦因數相同，轉臺旋轉時，下列說法正與轉臺動摩擦因數相同，轉臺旋轉時，下列說法正確的是：（確的是：（ ） A若三物均未滑動，若三物均未滑動，C物向心加速度最大物向心加速度最大 B若三物均未滑動，若三物均未滑動，B物受摩擦力最大物受摩擦力最大 C轉速增加，轉速增加，A物比物比B物先滑動物先滑動 D轉速增加，轉速增加，C物先滑動

4、物先滑動A向心力的計算向心力的計算1.1.確定研究對象運動的軌道平面和圓心確定研究對象運動的軌道平面和圓心 的位置的位置2.2.受力分析受力分析, ,作出受力圖作出受力圖3 3. .找出這些力指向圓心方向的合外力，找出這些力指向圓心方向的合外力， 根據牛頓第二定律列式求解根據牛頓第二定律列式求解分析向心力來源的步驟是分析向心力來源的步驟是:Ah+vrMain IdearvGNFn車輛轉彎車輛轉彎（1）自行車（或摩托車）轉彎）自行車（或摩托車）轉彎我們在騎自行車轉彎時，有向外滑出的我們在騎自行車轉彎時，有向外滑出的趨勢，地面對自行車有指向內側的靜摩趨勢，地面對自行車有指向內側的靜摩擦力擦力F1，

5、這個靜摩擦力提供自行車轉彎，這個靜摩擦力提供自行車轉彎時所需的向心力。時所需的向心力。根據向心力公式有根據向心力公式有 rvmFF21從公式中可以看出，轉彎時所需的向心力與從公式中可以看出，轉彎時所需的向心力與轉彎時的速率及半徑有關，如果轉彎時的速轉彎時的速率及半徑有關，如果轉彎時的速率過大，靜摩擦力則不能滿足轉彎需要率過大，靜摩擦力則不能滿足轉彎需要思考：摩托車轉彎時車身為什么要適當思考：摩托車轉彎時車身為什么要適當傾斜？傾斜？ 2)摩托車轉彎摩托車轉彎（3）汽車轉彎）汽車轉彎在水平路面上轉彎在水平路面上轉彎汽車在水平路面上轉彎時的向心力汽車在水平路面上轉彎時的向心力也來源于地面的靜摩擦力，

6、根據向心也來源于地面的靜摩擦力，根據向心力公式有力公式有rvmFF21轉彎時所需的向心力與轉彎時的速率轉彎時所需的向心力與轉彎時的速率及半徑有關，如果轉彎時的速率過大，及半徑有關，如果轉彎時的速率過大，靜摩擦力則不能滿足轉彎需要靜摩擦力則不能滿足轉彎需要 Rvm2mgtanRgv2arctan生生活活中中的的圓圓周周運運動動圓周運動(Circular motion)鐵路的彎道鐵路的彎道火車車輪的構造火車車輪的構造火車車輪有火車車輪有突出的輪緣突出的輪緣FNFG鐵路的彎道鐵路的彎道生生活活中中的的圓圓周周運運動動圓周運動(Circular motion)(1)內外軌道一樣高時轉彎火車車輪受三個力

7、：火車車輪受三個力：重力、支持力、外重力、支持力、外軌對輪緣的彈力軌對輪緣的彈力.外軌對輪緣的彈力外軌對輪緣的彈力F提供向心力提供向心力F=F向向由于該彈力是由于該彈力是由輪緣和外軌由輪緣和外軌的擠壓產生的的擠壓產生的,且由于火車質且由于火車質量很大量很大,故輪緣故輪緣和外軌間的相和外軌間的相互作用力很大互作用力很大,易損壞鐵軌易損壞鐵軌.rvmF2怎么辦怎么辦? ?鐵路的彎道鐵路的彎道生生活活中中的的圓圓周周運運動動圓周運動(Circular motion)(2) 外軌高內軌低時轉彎rvmmg2tanLghrvrvmmg2sinrvmLhmg2h、r越大越大,火車轉火車轉彎越安全彎越安全GF

8、nNhL此為火車轉此為火車轉變時的安全變時的安全速度速度r思考思考:(1)如果如果v行駛行駛v安全安全,情況如何情況如何?(2)如果如果v行駛行駛gRgRF FN2N2實際實際問題問題變化變化模型模型 車過拱橋車過拱橋V0內內外外軌軌不受力不受力V0=gRgR支持力支持力V0gRgR拓展與思變拓展與思變（物理班掌握）（物理班掌握）與電場的綜合與電場的綜合O O+ +E E臨界：臨界：(Eq （g-Eq/mg-Eq/m）R RG GEqEqO O+ +E EG GEqEq臨界：臨界：(Eqmg)V0 （Eq/m-gEq/m-g）R RO O+ +E EG GEqEqF F合合臨界：臨界：練習練習

9、6（全國卷四全國卷四）如圖所示，輕桿的一端有一）如圖所示，輕桿的一端有一個小球，另一端有光滑的固定軸個小球，另一端有光滑的固定軸O，現給球，現給球一初速度，使球和桿一起繞一初速度，使球和桿一起繞O軸在豎直面內軸在豎直面內轉動，不計空氣阻力，用轉動，不計空氣阻力，用F表示球到達最高表示球到達最高點時桿對小球的作用力，則點時桿對小球的作用力，則F（ ）A A一定是拉力一定是拉力B B一定是推力一定是推力 C C一定等于零一定等于零 D D可能是拉力，可能是拉力，可能是推力，也可能等于零可能是推力，也可能等于零O OD練習練習7用鋼管做成半徑為用鋼管做成半徑為R=0.5m的光滑圓環(huán)（管徑遠小的光滑圓

10、環(huán)（管徑遠小于于R）豎直放置，一小球（可看作質點直徑略小于管徑）豎直放置，一小球（可看作質點直徑略小于管徑）質量為質量為m=0.2kg在環(huán)內做圓周運動，求在環(huán)內做圓周運動，求:小球通過最高點小球通過最高點A時，下列兩種情況下球對管壁的作用力時，下列兩種情況下球對管壁的作用力. 取取g=10m/s2(1) A的速率為的速率為1.0m/s (2) A的速率為的速率為4.0m/s （物理班掌握）（物理班掌握）解解：AOm先求出桿的彈力為先求出桿的彈力為0 的速率的速率v0mg=mv02/l v02=gl=5v0=2.25 m/s (1) v1=1m/s v0 球應受到外壁向下的支持力球應受到外壁向下

11、的支持力N2如圖示：如圖示：AOmN2mg則則 mg+N2=mv22 /l得得 N2=4.4 N由牛頓第三定律，球對管壁的作用力分別由牛頓第三定律，球對管壁的作用力分別 為為 (1) 對內壁對內壁1.6N向下的壓力向下的壓力 (2)對外壁對外壁4.4N向上的壓力向上的壓力.練習練習8.如圖所示，在質量為如圖所示，在質量為M的物體內有光滑的圓形軌的物體內有光滑的圓形軌道，有一質量為道，有一質量為m的小球在豎直平面內沿圓軌道做圓周的小球在豎直平面內沿圓軌道做圓周運動，運動，A與與C兩點分別道的最高點和最低點，兩點分別道的最高點和最低點，B、D兩點兩點與圓心與圓心O在同一水平面上。在小球運動過程中，

12、物體在同一水平面上。在小球運動過程中，物體M靜止于地面，則關于物體靜止于地面，則關于物體M對地面的壓力對地面的壓力N和地面對物和地面對物體體M的摩擦力方向，下列正確的說法是的摩擦力方向，下列正確的說法是 ( )A.小球運動到小球運動到B點時，點時，NMg，摩擦力方向向左，摩擦力方向向左B.小球運動到小球運動到B點時，點時，N=Mg，摩擦力方向向右，摩擦力方向向右C.小球運動到小球運動到C點時，點時，N=(M+m)g，地面對，地面對M無摩擦無摩擦D.小球運動到小球運動到D點時，點時，N=(M+m)g，摩擦力方向向右，摩擦力方向向右OABCDM分析：分析：畫出各點的受力圖如圖示：畫出各點的受力圖如

13、圖示：BmgFCmgFDmgFB機械能守恒定律與圓周運動結合機械能守恒定律與圓周運動結合（物理班掌握）（物理班掌握）例例. .如圖所示一根長如圖所示一根長L L的細繩，固定在的細繩，固定在OO點，繩另一端點，繩另一端系一條質量為系一條質量為mm的小球起初將小球拉至水平于的小球起初將小球拉至水平于A A點求點求 （1 1）小球從）小球從A A點由靜止釋放后到達最低點點由靜止釋放后到達最低點CC時的速度（時的速度（2 2）小球擺到最低點時細繩的拉力。）小球擺到最低點時細繩的拉力。解（解（1 1）由機械能守恒有：）由機械能守恒有：mgl=mvmgl=mvCC2 22Cvgl(2) (2) 在最低點，

14、由向心力公式有在最低點，由向心力公式有T Tmg=mvmg=mv2 2/L/L T=3mg; T=3mg;【練習練習9 9】如圖所示，一個光滑的水平軌道如圖所示，一個光滑的水平軌道ABAB與光滑的與光滑的圓軌道圓軌道BCDBCD連接，其中圖軌道在豎直平面內，半徑為連接，其中圖軌道在豎直平面內，半徑為R R，B B為最低點，為最低點，D D為最高點一個質量為為最高點一個質量為mm的小球以初速的小球以初速度度v v0 0沿沿ABAB運動，剛好能通過最高點運動，剛好能通過最高點D D，則（，則（ ）（物理班掌握）（物理班掌握） A A小球質量越大，所需初速度小球質量越大，所需初速度v v0 0越大越

15、大 B B圓軌道半徑越大，所需初速度圓軌道半徑越大，所需初速度v v0 0越大越大 CC初速度初速度v v0 0與小球質量與小球質量mm、軌道半徑、軌道半徑R R無關無關 D.D.小球質量小球質量mm和軌道半徑和軌道半徑R R同時增大，有可能不用同時增大，有可能不用增大初速度增大初速度v v0 0解析：球通過最高點的最小速度為解析：球通過最高點的最小速度為v v，有，有mg=mvmg=mv2 2/R/R，v=v=gR這是剛好通過最高點的條件，根據機這是剛好通過最高點的條件，根據機械能守恒，在最低點的速度械能守恒，在最低點的速度v v0 0應滿足應滿足m vm v0 02 2=mg2R=mg2R

16、mvmv2 2，v v0 0= =gR5B練習練習10. 10. 一根內壁光滑的細圓管，形狀如下圖所示，一根內壁光滑的細圓管，形狀如下圖所示，放在豎直平面內，一個小球自放在豎直平面內，一個小球自A A口的正上方高口的正上方高h h處自由處自由落下，第一次小球恰能抵達落下，第一次小球恰能抵達B B點；第二次落入點；第二次落入A A口后，口后，自自B B口射出，恰能再進入口射出，恰能再進入A A口，則兩次小球下落的高度口，則兩次小球下落的高度之比之比h h1 1：h h2 2= _= _hABO4：5練習練習11.一輕繩兩端各系一小物體一輕繩兩端各系一小物體A A和和B B，且，且 mAmB ，跨

17、放在一個光滑的半圓柱體上，半圓柱體的半徑為跨放在一個光滑的半圓柱體上，半圓柱體的半徑為R R，A A、B B剛好貼在圓柱體的截面水平直徑兩端，如剛好貼在圓柱體的截面水平直徑兩端，如下圖所示，今讓兩球由靜止釋放，當下圖所示，今讓兩球由靜止釋放，當B B到達圓柱體到達圓柱體的最高點時，剛好脫離圓柱體，試求：的最高點時，剛好脫離圓柱體，試求：(1)(1)B B到最高到最高點的速度。點的速度。(2) (2) mA和和mB的比值的比值。（物理班掌握）（物理班掌握） 典型問題典型問題4 4練習練習、如圖所示，直徑為如圖所示，直徑為d的紙制圓筒，正以角速的紙制圓筒，正以角速度度繞軸繞軸O勻速轉動，現使槍口對

18、準圓筒，使子彈沿勻速轉動，現使槍口對準圓筒，使子彈沿直徑穿過，若子彈在圓筒旋轉不到半周時在筒上留直徑穿過，若子彈在圓筒旋轉不到半周時在筒上留下下a，b兩彈孔，已知兩彈孔，已知aO與與Ob夾角為夾角為，則子彈的速，則子彈的速度為度為 . abOd/ (-）若題中沒有若題中沒有“在圓筒不到半周時在圓筒不到半周時”這幾個字呢？這幾個字呢？.答案210)2/(、其中：nnd思考思考：若要使小球與圓筒不相碰，則圓筒轉動的角速度是多少？若要使小球與圓筒不相碰，則圓筒轉動的角速度是多少？離心運動離心運動1.1.離心運動：離心運動：典型問題典型問題5 5離心運動離心運動做圓周運動的物體，在所受合外力做圓周運動的物體，在所受合外力消失或不足以提供所需的向心力時，消失或不足以提供所需的向心力時，就做逐漸遠離圓心的運動，這種運就做逐漸遠離圓心的運動，這種運動叫做離心運動動叫做離心運動3.說明：物體做離心運動的根本原說明：物體做離心運動的根本原因是因是“慣性慣性”造成的造成的4.4.離心運動的應用離心運動的應用1 1）、離心干）、離心干燥器燥器2 2）、洗衣機脫水桶