向心力2常見(jiàn)圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象分析教學(xué)課件

1、向心力()常見(jiàn)圓周運(yùn)動(dòng)現(xiàn)象分析第1頁(yè)，共20頁(yè)。A光滑水平面上一質(zhì)量m=1Kg的小球被一長(zhǎng)L=1m的繩拴住做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，=2rad/s，則繩中張力多大？若繩能承受的最大拉力為16N，則小球運(yùn)動(dòng)最大線速度是多大？1. 隨轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的物體【例1】第2頁(yè)，共20頁(yè)。CM某滑塊靜止在粗糙的轉(zhuǎn)盤(pán)上，滑塊與轉(zhuǎn)盤(pán)間最大靜摩擦力為重力的0.8倍，滑塊離轉(zhuǎn)軸的距離d =2m,則轉(zhuǎn)盤(pán)的最大轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為多大？【例2】第3頁(yè)，共20頁(yè)。解：（1）受力示意圖如圖所示。（2）物體所需向心力由靜摩擦力提供。根據(jù)牛頓第二定律討論：逐漸增大轉(zhuǎn)動(dòng)角速度會(huì)出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？GNfr【例3】如圖所示是一個(gè)水平轉(zhuǎn)盤(pán)的示意圖，盤(pán)上距

2、轉(zhuǎn)軸為r處，有一質(zhì)量為m的小物體隨盤(pán)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。 （1）若物體在轉(zhuǎn)盤(pán)上無(wú)滑動(dòng)，請(qǐng)畫(huà)出小物體的受力示意圖。（2）若物體和轉(zhuǎn)盤(pán)之間的最大靜摩擦力為 fm，問(wèn)圓盤(pán)轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度不能超過(guò)多少物體才不會(huì)滑出？解得第4頁(yè)，共20頁(yè)。2. 汽車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題水平路面轉(zhuǎn)彎 如果轉(zhuǎn)彎時(shí)速度過(guò)大，所需向心力F就增大，當(dāng) F大于最大靜摩擦力 f max時(shí)，汽車將做離心運(yùn)動(dòng)而造成交通事故。因此，在公路彎道處，車輛行駛不允許超過(guò)規(guī)定的速度?！居懻摗繛槭裁丛诠窂澋捞?，車輛行駛不允許超過(guò)規(guī)定的速度?汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需向心力由靜摩擦力 f 提供第5頁(yè)，共20頁(yè)。 車受重力mg及路面的彈力N的合力F水平并指向圓周彎道的圓心，充當(dāng)向心

3、力，由圖可知: 依據(jù)牛頓第二定律有 2. 汽車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題傾斜路面轉(zhuǎn)彎第6頁(yè)，共20頁(yè)。GNF第7頁(yè)，共20頁(yè)。3. 汽車過(guò)拱橋問(wèn)題NGNG當(dāng)可見(jiàn)v，N，N=0（臨界速度）支持力N和重力G的合力 提供向心力vv（超重）（失重）第8頁(yè)，共20頁(yè)。例題、質(zhì)量為1.5104kg的汽車,以不變的速率,先后駛過(guò)凹形路面和凸形路面,路面的曲率半徑為15m,如果路面所能承受的壓力不得超過(guò)2105N,汽車允許的最大速率為多少?汽車若以此速率經(jīng)過(guò)路面時(shí),對(duì)路面的最小壓力為多大?(g取10m/s2)解:當(dāng)汽車駛過(guò)凹形路面時(shí)，汽車受力如圖，在垂直接觸面：由重力和支持力的合力提供汽車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，根據(jù)牛頓第二定律：

4、設(shè)汽車允許的最大速率為，當(dāng)汽車對(duì)地面的壓力為105N時(shí)，速率最大：NGv第9頁(yè)，共20頁(yè)。當(dāng)汽車以V=7.1m/s的速度通過(guò)凸形路面時(shí),對(duì)地面的壓力為:NGv由 根據(jù)牛頓第三定律,求出汽車對(duì)地面的壓力為1.0105N第10頁(yè)，共20頁(yè)。比較三種橋面受力的情況FN = GGFNGGFNFN第11頁(yè)，共20頁(yè)。 思考與討論： 地球可以看做一個(gè)巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑。會(huì)不會(huì)出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度時(shí)，地面對(duì)車的支持力為零？這時(shí)駕駛員與座椅之間的壓力是多少？此時(shí):第12頁(yè)，共20頁(yè)。4.蕩秋千、過(guò)山車、 水流星模型最低點(diǎn)重力G和拉力T的合力F 提供向心力最高點(diǎn)最小速度物體離開(kāi)圓

5、面做曲線運(yùn)動(dòng)OTmgmgTvv第13頁(yè)，共20頁(yè)。 例題：繩系著裝有水的小木桶，在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，水的質(zhì)量m.5kg,繩長(zhǎng)60cm， (g取10m/s2) 求（）.桶在最高點(diǎn)而使水不流出的最小速率 （）.水在最高點(diǎn)速率m/s時(shí)，水對(duì)桶底的壓力 解:當(dāng)小木桶在最高點(diǎn)時(shí),水受重力、桶底的壓力，由它們的合力提供水做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，當(dāng)木桶在最高點(diǎn)的速率最小，即向心力只由重力提供，所以： 當(dāng)水在最高點(diǎn)速率V=3m/s時(shí)，水對(duì)桶底的壓力為N，桶底對(duì)水的支持力為N1 由牛頓第二定律：由牛頓第三定律可得到水對(duì)桶底的壓力為2.5NON1mgmgN2v1v2第14頁(yè)，共20頁(yè)。例、長(zhǎng)為0.6m的輕桿OA(

6、不計(jì)質(zhì)量),A端插個(gè)質(zhì)量為2.0kg的物體,在豎直平面內(nèi)繞O點(diǎn)做圓周運(yùn)動(dòng),當(dāng)球達(dá)到最高點(diǎn)的速度分別為3m/s, m/s,2m/s時(shí),求桿對(duì)球的作用力各為多少?OA鞏固應(yīng)用第15頁(yè)，共20頁(yè)。例題、小球做圓錐擺時(shí)細(xì)繩長(zhǎng)L，與豎直方向成角，求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度。小球受力：豎直向下的重力G沿繩方向的拉力T小球的向心力：由T和G的合力提供解：小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑由牛頓第二定律：即：5. 圓 錐 擺TGOFl第16頁(yè)，共20頁(yè)。EM如圖，在小球穩(wěn)定轉(zhuǎn)動(dòng)過(guò)程中， =370，繩長(zhǎng)L=2m，則小球在這樣的狀態(tài)下轉(zhuǎn)動(dòng)的線速度是多大？第17頁(yè)，共20頁(yè)。（1）明確對(duì)象。確定它在哪個(gè)平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，找到圓心和半徑 r。（2）受力分析。確定研究對(duì)象在某個(gè)位置所處的狀態(tài)，進(jìn)行受力分析，分析哪些力提供了向心力。（3）列方程。取指向圓心方向?yàn)檎较?，根?jù)向心力公式列出方程。注意：對(duì)于勻速圓周運(yùn)動(dòng)，F(xiàn)向就是物體所受的合外力F合(4）解方程。對(duì)結(jié)果進(jìn)行必要的討論。第18頁(yè)，共20頁(yè)。離心現(xiàn)象及其應(yīng)用離心拋擲離心脫水離心分離離心甩干第19頁(yè)，共20頁(yè)。 例題:離心分離器是利用離心運(yùn)動(dòng)分離不同密度物質(zhì)的一種儀器,當(dāng)它高速旋轉(zhuǎn)時(shí),密度較大的物質(zhì)便會(huì)集中到容器的最外側(cè). 試解釋其中的道理? 答案