圓周運動模型

1、圓周運動模型動力學(xué)問題解題步驟 1、受力分析、受力分析： 順序：重力接觸力（支持力、壓力、拉力）摩擦力（靜摩擦力、滑動摩擦力） 2、求合力：平行四邊形、正交分解法 3、根據(jù)運動狀態(tài)列方程： 靜止或勻速直線運動：F合=0，x=vt 勻變速直線運動： F合=ma， 勻速圓周運動： F合=Fn=man= 非勻速圓周運動：正交分解 切向： F切合=ma切natvvt02021attvxRTm22Rvm2Rm2RTm22Rvm2Rm2法向：F法合=Fn=ma法n=c c：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：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

2、用力很大，很大，故輪緣和外軌間的相互作用力很大，易損壞鐵軌易損壞鐵軌。FNFGa a：此時火車受三個力：重力、支持力、：此時火車受三個力：重力、支持力、外軌對輪緣的彈力。外軌對輪緣的彈力。b b：外軌外軌對輪緣的對輪緣的彈力彈力F F提供向心力提供向心力。1 1、鐵路的彎道、鐵路的彎道當(dāng)內(nèi)外軌高度相同當(dāng)內(nèi)外軌高度相同軌道設(shè)計：轉(zhuǎn)彎處外軌高于內(nèi)軌，適當(dāng)選擇軌道設(shè)計：轉(zhuǎn)彎處外軌高于內(nèi)軌，適當(dāng)選擇高度差，使車轉(zhuǎn)彎時，所需的向心力幾乎完高度差，使車轉(zhuǎn)彎時，所需的向心力幾乎完全由重力和支持力的合力提供。全由重力和支持力的合力提供。Rvmmg2tantangRv 得tangRv 當(dāng)時，內(nèi)軌對輪緣有側(cè)向壓力

3、時，內(nèi)軌對輪緣有側(cè)向壓力tangRv 當(dāng)當(dāng)時，外軌對輪緣有側(cè)向壓力時，外軌對輪緣有側(cè)向壓力F FN Nm mg gF F h h汽車在水平地面上轉(zhuǎn)彎是什么力提供向心力的呢汽車在水平地面上轉(zhuǎn)彎是什么力提供向心力的呢? ?O mgFNFf2 2、汽車過彎道、汽車過彎道汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎所汽車在水平路面上轉(zhuǎn)彎所需要的向心力來源需要的向心力來源: :汽車側(cè)汽車側(cè)向所受的靜摩擦力。向所受的靜摩擦力。RvmFFfn2即：O OmgmgF FN NF Ff f當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎的半徑一定時當(dāng)汽車轉(zhuǎn)彎的半徑一定時, ,汽車的速度汽車的速度v v越大越大, ,所需所需的向心力也越大的向心力也越大, ,靜摩擦力也越大靜

4、摩擦力也越大, ,當(dāng)靜摩擦力為最當(dāng)靜摩擦力為最大靜摩擦力時大靜摩擦力時: :gRvRvmmgFn23、比較三種橋面受力的情況rvmFGN2F FN N = G= GrvmGFN2G GF FN NG GG GF FN NF FN NmgmgF FN NF FN N= =Rvgm2Rvm2Mg - FMg - FN N= =F FN N=0=0grv 航天員處于完全失重狀態(tài)航天員處于完全失重狀態(tài)航天器中的失重現(xiàn)象當(dāng)時 o o 做勻速圓周運動的物體做勻速圓周運動的物體, ,由于慣性總有沿切線方向飛由于慣性總有沿切線方向飛去的傾向去的傾向, ,在合外力突然消失或者不足以提供圓周運動所在合外力突然消失

5、或者不足以提供圓周運動所需的向心力的情況下需的向心力的情況下, ,做逐漸遠(yuǎn)離圓心的做逐漸遠(yuǎn)離圓心的離心運動離心運動; ;當(dāng)合當(dāng)合外力大于物體做圓周運動所需的向心力時外力大于物體做圓周運動所需的向心力時, ,物體做離圓心物體做離圓心越來越近的越來越近的向心運動向心運動; ;只有當(dāng)合外力等于所需的向心力時只有當(dāng)合外力等于所需的向心力時, ,物體才可能做物體才可能做勻速圓周運動勻速圓周運動。F F拉拉=m=m 2 2r rF F拉拉mm2 2r rF F拉拉mm2 2r rF F拉拉= =0 03 3、合外力與向心力的關(guān)系、合外力與向心力的關(guān)系 供供需需 是否平衡決定物體做何種運動是否平衡決定物體做

6、何種運動 把濕布塊放在離心干燥器的金屬網(wǎng)籠里把濕布塊放在離心干燥器的金屬網(wǎng)籠里, ,網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較慢時較慢時, ,水滴跟物體的附著力水滴跟物體的附著力 F F足以提供所需要的向心力足以提供所需要的向心力, ,使水滴做圓周運動使水滴做圓周運動, ,當(dāng)網(wǎng)籠轉(zhuǎn)的比較快時當(dāng)網(wǎng)籠轉(zhuǎn)的比較快時, ,附著力附著力 F F 不足以不足以提供所需要的向心力提供所需要的向心力, ,于是水滴做離心運動于是水滴做離心運動, ,穿過網(wǎng)孔穿過網(wǎng)孔, ,飛飛到網(wǎng)籠外面。洗衣機的脫水筒也是利用離心運動把濕衣到網(wǎng)籠外面。洗衣機的脫水筒也是利用離心運動把濕衣服甩干的。服甩干的。 離心干燥器離心干燥器o oFmF 時, 桿對小球是拉力;當(dāng)速度v 時, 桿對小球是支持力;當(dāng)速度v = 時, 桿對小球無作用力。grgrgrmgrvmmgFN2rvmFmgN2時當(dāng)mgFN討論FN=0桿既可以提供拉力,也可以提供支持力。FN 繩桿圓管 模型圖