必修二生活中的圓周運動必修二生活中的圓周運動必修二生活中的圓周運動物體作圓周運動的條件從“供”“需”兩方面研究生活中做圓周運動的物體，由物體受力情況決定由物體的運動情況決定“供需”平衡物體做圓周運動本節(jié)課由于本人工作能力和接觸項目有限，希望借此機會將自己的體會與大家分享，更希望大家能提出更多更為深刻的意見!謝謝必修二生活中的圓周運動必修二生活中的圓周運動必修二生活中的圓1提供物體做圓周運動的力物體做圓周運動所需的力物體作圓周運動的條件從“供”

“需”兩方面研究生活中做圓周運動的物體，由物體受力情況決定由物體的運動情況決定F=“供需”平衡物體做圓周運動本節(jié)課提供物體做物體做圓周運動所需的力物體作圓周運動的條件從“供”2鐵路的彎道火車車輪的構(gòu)造火車車輪有突出的輪緣背景問題1、火車轉(zhuǎn)彎：鐵路的彎道火車車輪的構(gòu)造火車車輪有突出的輪緣背景問題1、火車3FNFG1、鐵路的彎道(1)內(nèi)外軌道一樣高時轉(zhuǎn)彎火車車輪受三個力：重力、支持力、外軌對輪緣的彈力.外軌對輪緣的彈力F提供向心力F=F向由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的,且由于火車質(zhì)量很大,故輪緣和外軌間的相互作用力很大,易損壞鐵軌.怎么辦?背景問題1、火車轉(zhuǎn)彎：FNFG1、鐵路的彎道(1)內(nèi)外軌道一樣高時轉(zhuǎn)彎火車車輪受三4(2)外軌高內(nèi)軌低時轉(zhuǎn)彎GFnNhLθθ此為火車轉(zhuǎn)彎時的設(shè)計速度r思考:(1)如果v行駛>v設(shè)計,情況如何?(2)如果v行駛<v設(shè)計,情況如何?θ很小時,sinθ≈tanθ(2)外軌高內(nèi)軌低時轉(zhuǎn)彎GFnNhLθθ此為火車轉(zhuǎn)彎時的設(shè)5當(dāng)v=v0時：當(dāng)v>v0時：當(dāng)v<v0時：輪緣不受側(cè)壓力輪緣受到外軌向內(nèi)的擠壓力,外軌易損壞。輪緣受到內(nèi)軌向外的擠壓力,內(nèi)軌易損壞。F彈F彈鐵路彎道處超速是火車脫軌和翻車的主要原因當(dāng)v=v0時：當(dāng)v>v0時：當(dāng)v<v0時：輪緣不受側(cè)壓力輪緣6例:鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是300m，軌距是1435mm。規(guī)定火車通過這里的速度是72km/h，內(nèi)外軌的高度差應(yīng)該是多大才能使外軌不受輪緣的擠壓？保持內(nèi)外軌的這個高度差，如果車的速度大于或小于72km/h，會分別發(fā)生什么現(xiàn)象？說明理由。GN∝∝hd∝解：火車在轉(zhuǎn)彎時所需的向心力由火車所受的重力和軌道對火車支持力的合力提供，如圖所示：h是內(nèi)外軌高度差，d是軌距由于a太小，可以近似有：tga=Sina例:鐵路轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是300m，軌距是1435mm。規(guī)定7

背景問題2：汽車過橋黃石長江大橋汽車過橋問題背景問題2：汽車過橋黃石長江大橋汽車過橋問題81.求汽車以速度v過半徑為r的拱橋最高點時對拱橋的壓力？【解】G和N的合力提供汽車做圓周運動的向心力，由牛頓第二定律得：可見汽車的速度越大對橋的壓力越小。NG當(dāng)時汽車對橋的壓力為零。（臨界速度）當(dāng)ｖ大于ｖ臨界時，汽車做什么運動？飛離橋面做平拋運動！由于加速度ａ豎直向下，屬失重現(xiàn)象。m1.求汽車以速度v過半徑為r的拱橋最高點時對拱橋的壓力？【92.求汽車過凹形路段最低點時對路面的壓力？NG【解】G和N的合力提供汽車做圓周運動的向心力，由牛頓第二定律得：可見汽車的速度V越大，對橋的壓力越大。由于加速度ａ的方向豎直向上，屬超重現(xiàn)象。m2.求汽車過凹形路段最低點時對路面的壓力？NG【解】G和N的10FN=G汽車過橋問題小結(jié)FN=G汽車過橋問題小結(jié)11一輛卡車在丘陵地勻速行駛,地形如圖所示,由于輪胎太舊,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段應(yīng)是(）

A.a處

B.b處

C.c處

D.d處abcdD當(dāng)堂練習(xí)一輛卡車在丘陵地勻速行駛,地形如圖所示,由于輪胎太舊,途中爆12mgθFN(1)路面水平時，轉(zhuǎn)彎所需的向心力由靜摩擦力提供，若轉(zhuǎn)彎半徑為R，路面與車輪之間的最大靜摩擦力為車重的μ倍，汽車轉(zhuǎn)彎的最大速度為(2)高速公路的轉(zhuǎn)彎處，公路的外沿設(shè)計的比內(nèi)沿略高，若汽車以設(shè)計速度轉(zhuǎn)彎時，汽車轉(zhuǎn)彎的向心力由重力和支持力的合力提供．汽車轉(zhuǎn)彎問題mgθFN(1)路面水平時，轉(zhuǎn)彎所需的向心力由靜摩擦力提供，13對航天器，重力提供向心力：mg=mv2/r,v=√gr對宇航員，

引力與支持力的合力提供向心力：mg-FN=mv2/r,FN=m(g-v2/r)當(dāng)v=√gr,FN=0,宇航員處于完全

失重狀態(tài)

背景問題3：宇航器中的失重現(xiàn)象對航天器，重力提供向心力：mg=mv2/r,v=√gr14在航天器中所有和重力有關(guān)的儀器都無法使用！無法用天平測量物體的質(zhì)量0彈簧測力計無法測量物體的重力，但仍能測拉力和壓力的大小在航天器中所有和重力有關(guān)的儀器都無法使用！無法用天平測量物體15背景問題4離心運動F１=0FF２

繩栓著小球在水平面做勻速圓周運動時，小球所需的向心力由形變的繩產(chǎn)生的彈力提供。若突然松手，小球?qū)⒃鯓舆\動？若繩的拉力F小于它做圓周運動的所需的向心力，小球?qū)⒃鯓舆\動？背景問題4離心運動F１=0FF２繩栓著小球在水平面16做勻速圓周運動的物體，在合外力突然消失或者合外力小于向心力的遠離圓心的運動，叫做離心運動。受力特點當(dāng)F＝mω2r時，物體做勻速圓周運動；當(dāng)F＝0時，物體沿切線方向飛出；當(dāng)F<mω2r時，物體逐漸遠離圓心。F為實際提供的向心力．如圖所示．做勻速圓周運動的物體，在合外力突然消失或者合外力小于向心力的17離心運動的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn)離心運動的本質(zhì)18離心拋擲離心脫水離心分離離心甩干●離心運動的應(yīng)用離心拋擲離心脫水離心分離離心甩干●離心運動的應(yīng)用19制作棉花糖的原理：

內(nèi)筒里面加入白砂糖，加熱使糖熔化成糖汁。內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的糖汁就做離心運動，到達溫度較低的外筒，遇冷成絲，變成棉花糖。制作棉花糖的原理：

內(nèi)筒里面加入白砂糖，加熱使糖熔化成糖汁。20離心運動的防止OF靜v1.汽車轉(zhuǎn)彎2.高速轉(zhuǎn)動的砂輪、飛輪等離心運動的防止OF靜v1.汽車轉(zhuǎn)彎2.高速轉(zhuǎn)動的砂輪、飛輪等21向心運動當(dāng)提供向心力的合外力大于做圓周運動所需向心力時，即F>mω2r，物體逐漸向圓心靠近．如圖所示．向心運動22例與練1、火車在某轉(zhuǎn)彎處的規(guī)定行駛速度為v，則下列說法正確的是（）A、當(dāng)以速度v通過此轉(zhuǎn)彎處時，火車受到的重力及軌道面的支持力的合力提供了轉(zhuǎn)彎的向心力B、當(dāng)以速度v通過此轉(zhuǎn)彎處時，火車受到的重力、軌道面的支持力及外軌對車輪輪緣的彈力的合力提供了轉(zhuǎn)彎的向心力C、當(dāng)火車以大于v的速度通過此轉(zhuǎn)彎處時，車輪輪緣會擠壓外軌D、當(dāng)火車以小于v的速度通過此轉(zhuǎn)彎處時，車輪輪緣會擠壓外軌AC例與練1、火車在某轉(zhuǎn)彎處的規(guī)定行駛速度為v，則下列說法正確的23豎直面內(nèi)的圓周運動：1、繩子和光滑內(nèi)軌道等沒有物體支撐的圓周運動，能過最高點的條件：v繩rv光滑圓軌道r⑴當(dāng)時，繩子對球產(chǎn)生拉力（軌道對球產(chǎn)生壓力。⑵當(dāng)時，球恰能通過最高點，繩子沒有拉力，軌道沒有壓力。⑶當(dāng)時，球不能通過最高點。豎直面內(nèi)的圓周運動：1、繩子和光滑內(nèi)軌道等沒有物體支撐的圓周242、輕桿和光滑管道等有物體支撐的圓周運動，能過最高點的條件：⑴當(dāng)v=0時，N=mg⑵當(dāng)時，N為支持力，隨v增大而減小。⑶當(dāng)時，N=0。⑷當(dāng)時，N為拉力，隨v的增大而增大。2、輕桿和光滑管道等有物體支撐的圓周運動，能過最高點的條件：25如圖所示，物體A放在粗糙板上隨板一起在豎直平面內(nèi)沿逆時針方向做勻速圓周運動，且板始終保持水平，位置Ⅰ、Ⅱ在同一水平高度上，則()

A.物體在位置Ⅰ、Ⅱ時受到的彈力都大于重力

B.物體在位置Ⅰ、Ⅱ時受到的彈力都小于重力

C.物體在位置Ⅰ時受到的彈力小于重力，位置Ⅱ時受到的彈力都大于重力

D.物體在位置Ⅰ時受到的彈力大于重力，位置Ⅱ時受到的彈力都小于重力B例與練如圖所示，物體A放在粗糙板上隨板一起在豎直平面內(nèi)沿逆時針方向26如圖所示，桿長為L，球的質(zhì)量為m，桿連球在豎直平面內(nèi)繞軸O自由轉(zhuǎn)動，已知在最高點處，桿對球的彈力大小為F=1/2mg，求這時小球的瞬時速度大小。⑴若F向上，則：解析：⑵若F向下，則：例與練如圖所示，桿長為L，球的質(zhì)量為m，桿連球在豎直平面內(nèi)繞軸O自27豎直面內(nèi)圓周運動的應(yīng)用：

——汽車通過拱橋和凹型地面mgNAAmgNBB豎直面內(nèi)圓周運動的應(yīng)用：mgNAAmgNBB28【例】如圖5-7-11所示，質(zhì)量m=2.0×104

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20m.如果橋面承受的壓力不得超過3.0×105

N，則：（1）汽車允許的最大速率是多少？（2）若以所求速度行駛，汽車對橋面的最小壓力是多少？（g取10m/s2）【例】如圖5-7-11所示，質(zhì)量m=2.0×104kg的汽29

【例】.如圖所示，一個人用長為l=1m，只能承受Tm=46N拉力的繩子，拴著一質(zhì)量為m=1kg的小球，在豎直平面內(nèi)做圓周運動。已知圓心O離地面高h=6m，轉(zhuǎn)動中小球在最低點時繩子斷了。（1）繩子斷時小球運動的角速度多大？（2）繩子斷后，小球落點到拋出點的水平距離是多大？hvR圓周運動與其它運動組合運動【例】.如圖所示，一個人用長為l=1m，只能承受Tm=430m為在水平傳送帶上被傳送的小物體(可視為質(zhì)點)，A為終端皮帶輪，如圖所示，已知皮帶輪半徑為r，傳送帶與皮帶輪間不會打滑。當(dāng)m可被水平拋出時，A輪每秒的轉(zhuǎn)速最少是()A例與練m為在水平傳送帶上被傳送的小物體(可視為質(zhì)點)，A為終端皮帶31如圖所示，細繩一端系著質(zhì)量為M=0.6Kg的物體，靜止在水平面上，另一端通過光滑小孔吊著質(zhì)量m=0.3Kg的物體，M的中點與圓孔距離為0.2m，并知M和水平面的最大靜摩擦力為2N。現(xiàn)使此平面繞中心軸線轉(zhuǎn)動。問角速度ω在什么范圍內(nèi)m處于靜止?fàn)顟B(tài)？(g取10m/s2)解析：A需要的向心力由繩拉力和靜摩擦力合成．角速度ω取最大值時，A有離心趨勢，靜摩擦力指向圓心O；角速度ω取最小值時，A有向心運動的趨勢，靜摩擦力背離圓心O．對于B，T=mg對于A，所以如圖所示，細繩一端系著質(zhì)量為M=0.6Kg的物體，靜止在水平32如圖所示，在質(zhì)量為M的電動機上，裝有質(zhì)量為ｍ的偏心輪，偏心輪轉(zhuǎn)動的角速度為ω，當(dāng)偏心輪重心在轉(zhuǎn)軸正上方時，電動機對地面的壓力剛好為零；則偏心輪重心離轉(zhuǎn)軸的距離多大?在轉(zhuǎn)動過程中，電動機對地面的最大壓力多大?[解析]設(shè)偏心輪的重心距轉(zhuǎn)軸ｒ,偏心輪等效為長為ｒ的細桿固定質(zhì)量為ｍ(輪的質(zhì)量)的質(zhì)點,繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，輪的重心在正上方時,對電動機：F=Mｇ①當(dāng)偏心輪的重心轉(zhuǎn)到最低點時,電動機對地面的壓力最大