2018-2019學(xué)年高中物理第2章研究圓周運(yùn)動習(xí)題課圓周運(yùn)動課件滬科版必修.pptx

1、習(xí)題課圓周運(yùn)動,第2章研究圓周運(yùn)動,學(xué)習(xí)目標(biāo),1.熟練掌握圓周運(yùn)動各物理量的關(guān)系以及向心力、向心加速度的公式. 2.會分析圓周運(yùn)動所需向心力來源. 3.會分析圓錐擺在水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動. 4.會分析汽車過拱(凹)形橋問題.,內(nèi)容索引,重點(diǎn)探究 啟迪思維 探究重點(diǎn),達(dá)標(biāo)檢測 檢測評價(jià) 達(dá)標(biāo)過關(guān),重點(diǎn)探究,例1如圖1所示，光滑的水平面上固定著一個半徑逐漸減小的螺旋形光滑水平軌道，一個小球以一定速度沿軌道切線方向進(jìn)入軌道，下列物理量中數(shù)值將減小的是 A.周期 B.線速度 C.角速度 D.向心加速度,一、描述圓周運(yùn)動的各物理量間的關(guān)系,圖1,答案,解析,解析軌道對小球的支持力與速度方向垂直，軌道的支持

2、力只改變速度的方向不改變速度的大小，即小球的線速度大小不變，故B錯誤； 根據(jù)vR，線速度大小不變，轉(zhuǎn)動半徑減小，故角速度變大，故C錯誤；,1.線速度v、角速度以及周期T之間的關(guān)系：v R. 2.角速度與轉(zhuǎn)速n的關(guān)系：2n(注：n的單位為r/s). 這些關(guān)系不僅在物體做勻速圓周運(yùn)動中適用，在變速圓周運(yùn)動中也適用，此時(shí)關(guān)系中各量是瞬時(shí)對應(yīng)的.,例2如圖2所示，兩根長度相同的輕繩(圖中未畫出)，連接著相同的兩個小球，讓它們穿過光滑的桿在水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，其中O為圓心，兩段細(xì)繩在同一直線上，此時(shí)，兩段繩子受到的拉力之比為多少？,圖2,二、分析圓周運(yùn)動問題的基本方法,答案32,解析對兩小球受力分析

3、如圖所示，設(shè)每段繩子長為l， 對球2有F22ml2 對球1有：F1F2ml2 由以上兩式得：F13ml2,答案,解析,分析圓周運(yùn)動問題的基本方法： (1)首先要明確物體做圓周運(yùn)動的軌道平面、圓心和半徑. (2)其次，準(zhǔn)確受力分析，弄清向心力的來源，不能漏力或添力(向心力). (3)然后，由牛頓第二定律Fma列方程，其中F是指向圓心方向的合外力，a是向心加速度.,針對訓(xùn)練1(多選)如圖3所示，在粗糙水平板上放一個物塊，使水平板和物塊一起在豎直平面內(nèi)沿逆時(shí)針方向做勻速圓周運(yùn)動，ab為水平直徑，cd為豎直直徑，在運(yùn)動中木板始終保持水平，物塊相對于木板始終靜止，則 A.物塊始終受到三個力作用 B.物塊

4、受到的合外力始終指向圓心 C.在c、d兩個位置，支持力N有最大值，摩擦力f為零 D.在a、b兩個位置摩擦力提供向心力，支持力Nmg,解析,答案,圖3,解析物塊在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，受到的重力與支持力在豎直方向上，c、d兩點(diǎn)的向心力可以由重力和支持力的合力提供，其他時(shí)候要受到摩擦力的作用，故A錯誤； 物塊在豎直平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，勻速圓周運(yùn)動的向心力指向圓心，故B正確.,在b位置受力如圖，因物塊做勻速圓周運(yùn)動，故只有向心加速度，所以有Nmg，f .同理a位置也如此，故D正確.,例3如圖4所示，已知繩長為L20 cm，水平桿長 為 L0.1 m，小球質(zhì)量m0.3 kg，整個裝置可 繞豎直軸

5、轉(zhuǎn)動.(g取10 m/s2)問：(結(jié)果均保留三位有 效數(shù)字) (1)要使繩子與豎直方向成45角，試求該裝置必須以多大的角速度轉(zhuǎn)動才行？,三、水平面內(nèi)的常見圓周運(yùn)動模型,答案,圖4,答案6.44 rad/s,解析,解析小球繞豎直軸做圓周運(yùn)動，其軌道平面在水平面內(nèi)，軌道半徑rLLsin 45.對小球受力分析，設(shè)繩對小球拉力為T，小球重力為 mg，則繩的拉力與重力的合力提供小球做圓周運(yùn)動的向心力. 對小球利用牛頓第二定律可得： mgtan 45m2r rLLsin 45 聯(lián)立兩式，將數(shù)值代入可得6.44 rad/s,(2)此時(shí)繩子的張力多大？,答案4.24 N,答案,1.模型特點(diǎn)：(1)運(yùn)動平面是水

6、平面. (2)合外力提供向心力，且沿水平方向指向圓心. 2.常見裝置：,例4如圖5所示，質(zhì)量m2.0104 kg的汽車以不變的速率先后駛過凹形橋面和凸形橋面，兩橋面的圓弧半徑均為20 m.如果橋面承受的壓力不得超過3.0105 N，g取10 m/s2，則： (1)汽車允許的最大速度是多少？,四、汽車過橋問題,答案10 m/s,圖5,答案,解析汽車在凹形橋最低點(diǎn)時(shí)存在最大允許速度， 由牛頓第二定律得：Nmgm ， 由題意知N3.0105 N， 代入數(shù)據(jù)解得v10 m/s.,解析,(2)若以(1)中所求速度行駛，汽車對橋面的最小壓力是多少？,答案1.0105 N,答案,解析汽車在凸形橋最高點(diǎn)時(shí)對橋

7、面有最小壓力， 由牛頓第二定律得：mgN1 ， 代入數(shù)據(jù)解得N11.0105 N. 由牛頓第三定律知，汽車對橋面的最小壓力等于1.0105 N.,解析,1.汽車過拱形橋(如圖6),圖6,2.汽車過凹形橋(如圖7),圖7,由此可知，汽車對橋面的壓力大于其自身重力，故凹形橋易被壓垮，因而實(shí)際中拱形橋多于凹形橋.,針對訓(xùn)練2在較大的平直木板上相隔一定距離釘幾個釘子，將三合板彎曲成拱橋形卡入釘子內(nèi)形成拱形橋，三合板上表面事先鋪上一層牛仔布以增大摩擦，這樣玩具慣性車就可以在橋面上跑起來了.把這套系統(tǒng)放在電子秤上做實(shí)驗(yàn)，如圖8所示，關(guān)于實(shí)驗(yàn)中電子秤的示數(shù)下列說法正確的是 A.玩具車靜止在拱形橋頂端時(shí)的示數(shù)

8、小一些 B.玩具車運(yùn)動通過拱形橋頂端時(shí)的示數(shù)大一些 C.玩具車運(yùn)動通過拱形橋頂端時(shí)處于超重狀態(tài) D.玩具車運(yùn)動通過拱形橋頂端時(shí)速度越大(未離開拱橋)，示數(shù)越小,圖8,解析,答案,達(dá)標(biāo)檢測,1.(圓周運(yùn)動各物理量之間的關(guān)系)(多選)如圖9所示，一小物塊以大小為a4 m/s2的向心加速度做勻速圓周運(yùn)動，半徑R1 m，則下列說法正確的是 A.小物塊運(yùn)動的角速度為2 rad/s B.小物塊做圓周運(yùn)動的周期為 s D.小物塊在 s內(nèi)通過的路程為零,答案,解析,1,2,3,4,圖9,1,2,3,4,2.(水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動)兩個質(zhì)量相同的小球，在同一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動，懸點(diǎn)相同，如圖10所示，A運(yùn)動的

9、半徑比B的大，則 A.A所需的向心力比B的大 B.B所需的向心力比A的大 C.A的角速度比B的大 D.B的角速度比A的大,答案,解析,1,2,3,4,圖10,解析小球的重力和懸線的拉力的合力充當(dāng)向心力，設(shè)懸線與豎直方向夾角為，則Fmgtan m2lsin ，越大，向心力F越大，所以A對，B錯；,1,2,3,4,3.(汽車過橋問題)城市中為了解決交通問題，修建了許多立交橋.如圖11所示，橋面是半徑為R的圓弧形的立交橋AB橫跨在水平路面上，一輛質(zhì)量為m的小汽車，從A端沖上該立交橋，小汽 車到達(dá)橋頂時(shí)的速度大小為v1，若小汽車在上 橋過程中保持速率不變，則 A.小汽車通過橋頂時(shí)處于失重狀態(tài) B.小汽車通過橋頂時(shí)處于超重狀態(tài),圖11,答案,解析,1,2,3,4,1,2,3,4,4.(圓周運(yùn)動中的受力分析)質(zhì)量為25 kg的小孩坐在質(zhì)量為5 kg的秋千板上，秋千板離拴繩子的橫梁2.5 m.如果秋千板擺動經(jīng)過最低點(diǎn)的速度為3 m/s，這時(shí)秋千板所受的壓力是多大？每根繩子對秋千板的拉力是多大？(g取10 m/