单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,ppt精选,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,二级,三级,四级,五级,ppt精选,*,浙江专用,物理,第4讲圆周运动实例分析,1,ppt精选,浙江专用 物理第4讲圆周运动实例分析1ppt精选,一、离心运动,1.定义:做匀速圆周运动的物体,在所受的合外力突然消失或不足以提供,圆周运动,所需的向心力,的情况下,就做逐渐远离圆心的运动,即离,知识梳理,心运动。,2.受力特点,当,F,供,=,mr,2,时,物体做匀速圆周运动;,当,F,供,=0时,物体沿,切线方向,飞出;,当,F,供,mr,2,时,物体逐渐远离圆心。,2,ppt精选,一、离心运动知识梳理心运动。2ppt精选,3.辨析,(1)随水平圆盘一起匀速转动的物块受重力、支持力和向心力作用,(,),(2)摩托车转弯时,如果超速会发生滑动,这是因为摩托车受到离心力作用,(,),3,ppt精选,3.辨析3ppt精选,二、圆周运动的实例分析,1.竖直面内的圆周运动,(1)汽车过弧形桥,特点:重力和桥面支持力的,合力,提供向心力。,(2)水流星、绳球模型、内轨道,最高点:当,v,时,能在竖直平面内做圆周运动;当,v,时,不能到达最高点。,4,ppt精选,二、圆周运动的实例分析4ppt精选,(3)轻杆模型、管轨道,最高点:当,v,=,时球与杆(或轨道)间无弹力;,当,v,时球对杆有拉力(或对轨道有向上的压力)。,2.火车转弯,特点:重力与支持力的,合力,提供向心力。(火车按设计速度转弯,否则将挤压内轨或外轨),5,ppt精选,(3)轻杆模型、管轨道5ppt精选,1.如图所示,物块在水平圆盘上,与圆盘一起绕固定轴匀速运动,下列说法中,正确的是,(),A.物块处于平衡状态,B.物块受三个力作用,C.在角速度一定时,物块到转轴的距离越远,物块越不容易脱离圆盘,D.在物块到转轴的距离一定时,物块运动周期越小,越不容易脱离圆盘,6,ppt精选,1.如图所示,物块在水平圆盘上,与圆盘一起绕固定轴匀速运动,答案B对物块进行受力分析可知,物块受竖直向下的重力、垂直圆盘,向上的支持力及指向圆心的摩擦力共三个力作用,合力提供向心力,A错,B,正确。根据向心力公式,F,=,mr,2,可知,当,一定时,半径越大,所需的向心力越,大,物块越容易脱离圆盘;根据向心力公式,F,=,mr,(,),2,可知,当物块到转轴的,距离一定时,周期越小,所需向心力越大,物块越容易脱离圆盘,C、D错误。,7,ppt精选,答案B对物块进行受力分析可知,物块受竖直向下的重,2.如图所示,质量为,m,的物体,沿着半径为,R,的半球形金属壳内壁滑下,半球,形金属壳竖直固定放置,开口向上,滑到最低点时速度大小为,v,若物体与球,壳之间的动摩擦因数为,则物体在最低点时,下列说法正确的是,(),A.受到的向心力为,mg,+,m,B.受到的摩擦力为,m,C.受到的摩擦力为,D.受到的合力方向斜向左上方,8,ppt精选,2.如图所示,质量为m的物体,沿着半径为R的半球形金属壳内壁,2.,答案CD物体在最低点受到竖直方向的合力,F,y,方向向上,提供向心,力,F,y,=,m,A错误;由,F,y,=,F,N,-,mg,得,F,N,=,mg,+,m,物体受到的滑动摩擦力,F,f,=,F,N,=,B错误,C正确;,F,f,水平向左,故物体受到的合力斜向左上方,D正确。,9,ppt精选,2.答案CD物体在最低点受到竖直方向的合力Fy,3.如图所示,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,则下列说法正确的是,(),A.小球在最高点时所受向心力一定为重力,B.小球在最高点时绳子拉力不可能为零,C.若小球刚好在竖直平面内做圆周运动,则在最高点速率是,D.小球在圆周最低点时拉力一定大于重力,10,ppt精选,3.如图所示,用长为L的细绳拴着质量为m的小球在竖直平面内做,3.,答案CD小球要做圆周运动,在最高点应满足:,mg,+,T,1,=,当,T,1,=0时,v,min,=,C对,B错;最高点时绳子拉力也可以不为零,A错;在最低点,T,2,-,mg,=,拉力一定大于重力,D对。,11,ppt精选,3.答案CD小球要做圆周运动,在最高点应满足:m,4.长度为,L,=0.50 m的轻质细杆,OA,A,端有一质量为,m,=3.0 kg的小球,如图所,示,小球以,O,点为圆心在竖直平面内做圆周运动,通过最高点时小球的速率,是 2.0 m/s,g,取10 m/s,2,则此时细杆,OA,受到,(),A.6.0 N的拉力 B.6.0 N的压力,C.24 N的拉力D.24 N的压力,12,ppt精选,4.长度为L=0.50 m的轻质细杆OA,A端有一质量为m=,答案B设杆对小球的作用力为,F,N,(由于方向未知,可以设为向下),由向心力公式得,F,N,+,mg,=,m,则,F,N,=,m,-,mg,=(3.0,-3.0,10)N=-6 N。,负号说明,F,N,的方向与假设方向相反,即向上。,由牛顿第三定律得此时细杆受到6.0 N的压力作用。,13,ppt精选,答案B设杆对小球的作用力为FN(由于方向未知,可,重难一对离心运动条件的分析,重难突破,关于离心运动的条件,如图所示。,(1)做圆周运动的物体,当合外力消失时,它就以这一时刻的线速度沿切线方向飞出去;,(2)当合外力突然减小为某一个值时,物体将会在切线方向与圆周之间做离心运动。,14,ppt精选,重难一对离,典例1如图所示,光滑的水平平台中间有一光滑小孔,手握轻绳下端,拉住,在平台上做圆周运动的小球。某时刻,小球做圆周运动的半径为,a,、角速,度为,然后松手一段时间,当手中的绳子向上滑过,h,时立刻拉紧,达到稳定,后,小球又在平台上做匀速圆周运动。设小球质量为,m,平台面积足够大。,求:,(1)松手之前,轻绳对小球的拉力大小。,(2)小球最后做匀速圆周运动的角速度。,15,ppt精选,典例1如图所示,光滑的水平平台中间有一光滑小孔,手握轻绳下,(2)松手后,由于拉力消失,小球将沿切线方向飞出做匀速直线运动,其速度,v,=,a,解析(1)松手前小球做匀速圆周运动,绳子的拉力提供小球做圆周运动,的向心力,所以有:,T,=,m,2,a,16,ppt精选,(2)松手后,由于拉力消失,小球将沿切线方向飞出做匀速直线运,当运动了一定距离,绳子突然被拉紧,作出运动示意图如图所示,把速度,v,分解成切向速度,v,1,和法向速度,v,2,绳拉紧,后,瞬间让,v,2,=0,小球以,v,1,做匀速圆周运动。,半径,r,=,a,+,h,v,1,=,v,=,得,=,=,答案(1),m,2,a,(2),17,ppt精选,当运动了一定距离,绳子突然被拉紧,17ppt精选,1-1如图是摩托车比赛转弯时的情形,转弯处路面常是外高内低,摩托车,转弯有一个最大安全速度,若超过此速度,摩托车将发生滑动。对于摩托车,滑动的问题,下列论述正确的是,(),A.摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用,B.摩托车所受外力的合力小于所需的向心力,C.摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去,D.摩托车将沿其半径方向沿直线滑去,18,ppt精选,1-1如图是摩托车比赛转弯时的情形,转弯处路面常是外高内低,答案B,解析摩托车只受重力、地面的支持力、地面的摩擦力及人的作用力,不存在离心力,A项错误。当摩托车所受外力的合力小于所需的向心力时,摩托车将在切线方向与圆周之间做离心曲线运动,故B项正确,C、D项错,误。,19,ppt精选,答案B19ppt精选,重难二水平面内匀速圆周运动的实例分析,1.运动实例:圆锥摆、火车转弯、飞机在水平面内做匀速圆周运动等。,2.问题特点:运动轨迹是圆且在水平面内;向心力的方向水平,竖直方,向合力为零。,3.解决方法:对研究对象受力分析,确定向心力的来源;确定圆周运动,的圆心和半径;应用相关规律列方程求解。,20,ppt精选,重难二水平面内匀速圆周运动,典例2,质量为,m,的飞机以恒定速率,v,在空中水平盘旋,如图所示,其做匀速,圆周运动的半径为,R,重力加速度为,g,则此时空气对飞机的作用力大小为,(),A.,m,B.,mg,C.,m,D.,m,21,ppt精选,典例2质量为m的飞机以恒定速率v在空中水平盘旋,如图所示,解析飞机在空中水平盘旋时在水平面内做匀速圆周运动,受到重力和,空气的作用力两个力的作用,其合力提供向心力,F,n,=,m,。飞机受力情况示,意图如图所示,根据勾股定理得:,F,=,=,m,答案C,22,ppt精选,解析飞机在空中水平盘旋时在水平面内做匀速圆周运动,受,2-1在高速公路的拐弯处,通常路面都是外高内低。如图所示,在某路段,汽车向左拐弯,司机左侧的路面比右侧的路面低一些。汽车的运动可看做,是半径为,R,的圆周运动。设内外路面高度差为,h,路基的水平宽度为,d,路面,的宽度为,L,。已知重力加速度为,g,。要使车轮与路面之间的横向摩擦力(即,垂直于前进方向的摩擦力)等于零,则汽车转弯时的车速应等于,(),A.,B.,C.,D.,23,ppt精选,2-1在高速公路的拐弯处,通常路面都是外高内低。如图所示,答案B,解析汽车做匀速圆周运动,向心力由重力与斜面对汽车的支持力的合,力提供,且向心力的方向水平,向心力大小,F,向,=,mg,tan,根据牛顿第二定律:,F,向,=,m,tan,=,解得汽车转弯时的车速,v,=,B对。,24,ppt精选,答案BF向=m,tan=,解得汽车转弯时的,重难三竖直平面内圆周运动的实例分析,在竖直平面内做圆周运动的物体,按运动至轨道最高点时的受力情况可,分为两类:一是无支撑(如球与绳连接,沿内轨道的“过山车”等),称为,“轻绳模型”,二是有支撑(如球与杆连接,在圆管内的运动等),称为“轻,杆模型”。该类运动常有临界问题,现分析比较如下:,25,ppt精选,重难三竖直平面内圆周运动的实例,轻绳模型,轻杆模型,常见类型,均是没有支撑的小球,均是有支撑的小球,过最高点的临界条件,由,mg,=,m,得,v,临,=,由小球恰能运动可得,v,临,=0,26,ppt精选,轻绳模型轻杆模型常见类型过最高点的临界条件由mg=m,讨论分析,(1)过最高点时,v,F,N,+,mg,=,m,绳、轨道对球,产生弹力,F,N,(2)不能过最高点,v,在到达最高点前小球已经,脱离了圆轨道,在最高点:,(1)当,v,=0时,F,N,=,mg,F,N,为支,持力,沿半径背离圆心,(2)当0,v,时,F,N,指向圆心,并随,v,的增大而增大,27,ppt精选,讨论分析(1)过最高点时,v,FN在最高点:27ppt精,典例3,如图所示,M,为固定在水平桌面上的有缺口的方形木块,abcd,为,圆,周的光滑轨道,半径为,R,ac,与,bd,都为直径且相互垂直,a,为轨道的最高点,de,面水平且有一定长度。今将质量为,m,的小球在,d,点的正上方高为,h,处由静止,释放,让其自由下落到,d,处切入轨道内运动,不计空气阻力,则,(),A.只要,h,大于,R,释放后小球就能通过,a,点B.只要改变,h,的大小,就能使小球通过,a,点后,既可能落回轨道内,又可能落到,de,面上,C.无论怎样改变,h,的大小,都不可能使小球通过,a,点后落回轨道内,D.调节,h,的大小,可以使小球飞出,de,面之外(即,e,的右侧),28,ppt精选,典例3如图所示,M为固定在水平桌面上的有缺口的方形木块,a,解析要使小球到达最高点,a,则在最高点小球速度最小 时有,mg,=,m,得,最小速度,v,=,由机械能守恒定律,mg,(,h,-,R,)=,mv,2,得,h,=,R,即,h,必须大于等,于,R,小球才能通过,a,点,A选项错误;小球若能到达,a,点,并从,a,点以最小速度,平抛,有,R,=,gt,2,x,=,vt,=,R,所以,无论怎样改变,h,的大小,都不可能使小球通,过,a,点后落回到轨道内,B项错误、C项正确;如果,