高中三年級物理必修2第二課時(shí)課件

1、豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng) 只研究物只研究物體通過最高體通過最高點(diǎn)和最低點(diǎn)點(diǎn)和最低點(diǎn)的情況的情況1.1.豎直平面的勻速圓周運(yùn)動(dòng)豎直平面的勻速圓周運(yùn)動(dòng) 例例1 1：汽車過拱橋：汽車過拱橋 一輛質(zhì)量為一輛質(zhì)量為m m的汽車以恒的汽車以恒定的速率定的速率v v通過半徑為通過半徑為r r的的拱橋，如圖所示，求汽車拱橋，如圖所示，求汽車在橋頂時(shí)對路面的壓力是在橋頂時(shí)對路面的壓力是多少？多少？hNrGmgmgN=mvN=mv2 2/r (1)/r (1)N N=N=mg-mv=N=mg-mv2 2/r (2)/r (2) 例例2:2:汽車過凹橋汽車過凹橋 一輛汽車以恒定的速一輛汽車以恒定的速

2、率率v v通過半徑為通過半徑為r r的凹型的凹型橋面，如圖所示，求汽橋面，如圖所示，求汽車在最底部時(shí)對橋面的車在最底部時(shí)對橋面的壓力是多少？壓力是多少？hGNN Nmg=mvmg=mv2 2/r (1)/r (1)N N=N=mg+mv=N=mg+mv2 2/r (2)/r (2)2.2.豎直平面的變速圓周運(yùn)動(dòng)豎直平面的變速圓周運(yùn)動(dòng)例例3 3：線拉小球：線拉小球已知一根長度為已知一根長度為L L的輕繩的輕繩OAOA，A A端栓有一質(zhì)量為端栓有一質(zhì)量為m m的小球，的小球，小球以小球以O(shè) O點(diǎn)為圓心在豎直平點(diǎn)為圓心在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，若小球面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，若小球通過最高點(diǎn)的速率是通過最高點(diǎn)的

3、速率是v v，求，求此時(shí)輕繩此時(shí)輕繩OA對小球的拉力.T+mg=mvT+mg=mv2 2/R (1)/R (1)T=mvT=mv2 2/r-mg (2)/r-mg (2)vR類似模型類似模型：（1）小球在光滑軌道的內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)）小球在光滑軌道的內(nèi)側(cè)運(yùn)動(dòng)（2 2）雜技表演的）雜技表演的“水流星水流星” 練習(xí)練習(xí)1 1、如圖要使小球滑到圓形軌道頂端、如圖要使小球滑到圓形軌道頂端不掉下來，小球在軌道頂端的最小速度不掉下來，小球在軌道頂端的最小速度應(yīng)當(dāng)是多大？已知軌道半徑為應(yīng)當(dāng)是多大？已知軌道半徑為R R。vR解：小球在最高點(diǎn)的受力情況如圖解：小球在最高點(diǎn)的受力情況如圖RvmNmgF2向 由等式可看出，由

4、于由等式可看出，由于m 、 R一定，所一定，所以以 v 越小，越小，N 就越??；當(dāng)就越?。划?dāng)N=0時(shí)，小球可時(shí)，小球可具有最小速度為具有最小速度為gRvmin（此時(shí)，僅由重力提供其向心力）。（此時(shí)，僅由重力提供其向心力）。GN總結(jié)：繩子總結(jié)：繩子(軌道內(nèi)側(cè)軌道內(nèi)側(cè))約束模型約束模型:如圖所示如圖所示,繩子和外軌對小球剛好沒有彈力的作用繩子和外軌對小球剛好沒有彈力的作用.o繩繩vmg=mv2/R(可理解為恰好轉(zhuǎn)過或恰好轉(zhuǎn)不過的速度可理解為恰好轉(zhuǎn)過或恰好轉(zhuǎn)不過的速度)Rgv臨界vo繩繩v例例4 4：桿拉小球：桿拉小球思考思考（1 1）在最高點(diǎn)）在最高點(diǎn)v= v= 時(shí)，彈力為多少？時(shí)，彈力為多少？

5、相互作用力為零相互作用力為零（2 2）在最高點(diǎn)）在最高點(diǎn)v v ，桿和球之間有怎樣的作用力？桿和球之間有怎樣的作用力？ 拉力拉力 T+mg=mvT+mg=mv2 2/R/R（3 3）在最高點(diǎn)）在最高點(diǎn)v v ，桿和球之間有怎樣的作用力？桿和球之間有怎樣的作用力？ 壓力壓力 mg-N=mvmg-N=mv2 2/R/R練習(xí)練習(xí)2.2.如圖所示，長為如圖所示，長為L L的輕桿，一端的輕桿，一端固定著一個(gè)小球，另一端可繞光滑的水固定著一個(gè)小球，另一端可繞光滑的水平軸轉(zhuǎn)使小球在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，設(shè)小平軸轉(zhuǎn)使小球在豎直平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，設(shè)小球在最高點(diǎn)的速度為球在最高點(diǎn)的速度為v,v,則則(BC)(BC)A.vA.

6、v的最小值為的最小值為B.vB.v若增大，向心力也增大若增大，向心力也增大C.C.當(dāng)當(dāng)v v由由 逐漸增大時(shí)，桿對球逐漸增大時(shí)，桿對球的彈力也增大的彈力也增大D.D.當(dāng)當(dāng)v v由由 逐漸減小時(shí)，桿對球逐漸減小時(shí)，桿對球的彈力也逐漸減小的彈力也逐漸減小gLgLgL總結(jié)：桿總結(jié)：桿(軌道外側(cè)軌道外側(cè))約束模型約束模型:(1)(1)臨界條件：由于硬桿或管壁的支撐作臨界條件：由于硬桿或管壁的支撐作用，小球能到達(dá)最高點(diǎn)的臨界速度用，小球能到達(dá)最高點(diǎn)的臨界速度 V V臨臨0 0，輕桿或軌道對小球的支持力：輕桿或軌道對小球的支持力： F FN N=mg=mg (2)(2)當(dāng)當(dāng)0V 0V Fmg FN N00

7、gr2vmr (3)(3)當(dāng)當(dāng)V V 時(shí)，桿對小球的作用力為：時(shí)，桿對小球的作用力為：拉力拉力 F= -mg F= -mg 拉力拉力F F隨隨v v的增大而增大，的增大而增大，其取值范圍是其取值范圍是FmgFmggr2vmr變式問題變式問題. .雜技演員在表演水流星節(jié)目時(shí)，盛雜技演員在表演水流星節(jié)目時(shí)，盛水的杯子在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)杯子到水的杯子在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)杯子到最高點(diǎn)時(shí)，里面水也不流出來，這是因?yàn)樽罡唿c(diǎn)時(shí)，里面水也不流出來，這是因?yàn)锳.A.水處于失重狀態(tài)，不受重力的作用了水處于失重狀態(tài)，不受重力的作用了B.B.水受平衡力作用，合力為水受平衡力作用，合力為0 0C.C.水受

8、的合力提供向心力，使水做圓周運(yùn)動(dòng)水受的合力提供向心力，使水做圓周運(yùn)動(dòng)D.D.杯子特殊，杯底對水有吸力杯子特殊，杯底對水有吸力(C)練習(xí)練習(xí). .乘坐游樂園的翻滾過山車時(shí)，質(zhì)量為乘坐游樂園的翻滾過山車時(shí)，質(zhì)量為m m的人隨車在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，下列說法正確的人隨車在豎直平面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，下列說法正確的是的是A.A.車在最高點(diǎn)時(shí)人處于倒坐狀態(tài)，全靠保險(xiǎn)車在最高點(diǎn)時(shí)人處于倒坐狀態(tài)，全靠保險(xiǎn)帶拉住，沒有保險(xiǎn)帶，人就會(huì)掉下來帶拉住，沒有保險(xiǎn)帶，人就會(huì)掉下來B.B.人在最高點(diǎn)時(shí)對座仍可能產(chǎn)生壓人在最高點(diǎn)時(shí)對座仍可能產(chǎn)生壓力，但壓力一定小于力，但壓力一定小于mgmgC.C.人在最低點(diǎn)時(shí)對座位的壓力人在最低點(diǎn)時(shí)對座位

9、的壓力等于等于mgmgD.D.人在最低點(diǎn)時(shí)對座位的壓力大于人在最低點(diǎn)時(shí)對座位的壓力大于mgmg(D) 例二、質(zhì)量為例二、質(zhì)量為m的汽車以恒定的速率的汽車以恒定的速率v通過半徑為通過半徑為r的拱橋，如圖所示，求汽車在橋頂時(shí)對路面的壓力是的拱橋，如圖所示，求汽車在橋頂時(shí)對路面的壓力是多少？多少？解：汽車通過橋頂時(shí)，受力情況如圖。解：汽車通過橋頂時(shí)，受力情況如圖。汽車通過橋頂時(shí)：汽車通過橋頂時(shí)：GrmvNmg/2)(2rvgmNNhN)(2rvgmNN由牛頓第二定律：由牛頓第二定律：由牛頓第三定律：由牛頓第三定律：Or注意注意: :汽車過橋的速度不得太大汽車過橋的速度不得太大,否則否則N將消失將消失

10、,汽車將飛離橋面汽車將飛離橋面.)(2rvgmNN0)(2rvgm02rvggrv 由牛頓第二定律：由牛頓第二定律：Gh)/(2rvgmNN)/(2rvgmNNN 拓展拓展:汽車以恒定的速率汽車以恒定的速率v通過半徑為通過半徑為r的凹型橋面，如圖的凹型橋面，如圖所示，求汽車在最底部時(shí)對橋面的壓力是多少？所示，求汽車在最底部時(shí)對橋面的壓力是多少？解：汽車通過底部時(shí)，受力情況如圖。解：汽車通過底部時(shí)，受力情況如圖。rmvmgN/2小節(jié)小節(jié):此問題中出現(xiàn)的汽車對橋面的壓此問題中出現(xiàn)的汽車對橋面的壓力大于或小于車重的現(xiàn)象，是發(fā)生在力大于或小于車重的現(xiàn)象，是發(fā)生在圓周運(yùn)動(dòng)中的超重或失重現(xiàn)象圓周運(yùn)動(dòng)中的超

11、重或失重現(xiàn)象1、半徑為、半徑為R的光滑半圓球固定在水平面上，的光滑半圓球固定在水平面上，頂部有一個(gè)小物體頂部有一個(gè)小物體A，今給它一個(gè)水平的初，今給它一個(gè)水平的初速度速度v0= ， 則物體將則物體將( ) A.沿球面下滑到水平面沿球面下滑到水平面 B.先沿球面下滑一段，然后離開球面做斜下先沿球面下滑一段，然后離開球面做斜下拋運(yùn)動(dòng)拋運(yùn)動(dòng) C按半徑大于按半徑大于R的新的圓弧軌道做圓周運(yùn)的新的圓弧軌道做圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng) D立即離開半球做平拋運(yùn)動(dòng)立即離開半球做平拋運(yùn)動(dòng)gr2在質(zhì)量為在質(zhì)量為M的電動(dòng)機(jī)飛輪上，固定著一個(gè)的電動(dòng)機(jī)飛輪上，固定著一個(gè)質(zhì)量為質(zhì)量為m的重物，重物到軸的距離為的重物，重物到軸的距離為R，

12、如，如圖所示，為了使電動(dòng)機(jī)不從地面上跳起，圖所示，為了使電動(dòng)機(jī)不從地面上跳起，電動(dòng)機(jī)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度不能超過電動(dòng)機(jī)飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角速度不能超過( )gmRmMgmRmMgmRmMmRMgABCDB3如圖，細(xì)桿的一端與一小球相連，可繞過如圖，細(xì)桿的一端與一小球相連，可繞過O點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)的水平軸自由轉(zhuǎn)動(dòng),現(xiàn)給小球一初速度，現(xiàn)給小球一初速度，使它做圓周運(yùn)動(dòng)，圖中使它做圓周運(yùn)動(dòng)，圖中a、b分別表示小球分別表示小球軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，則桿對球的作用軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，則桿對球的作用力可能是力可能是( ) Aa處為拉力，處為拉力，b處為拉力處為拉力 Ba處為拉力，處為拉力，b處為推力處為推

13、力 Ca處為推力，處為推力，b處為拉力處為拉力 Da處為推力，處為推力，b處為推力處為推力AB4由上海飛往美國洛杉磯的飛機(jī)與洛杉磯返航飛由上海飛往美國洛杉磯的飛機(jī)與洛杉磯返航飛往上海的飛機(jī)，若往返飛行時(shí)間相同，且飛經(jīng)太往上海的飛機(jī)，若往返飛行時(shí)間相同，且飛經(jīng)太平洋上空等高勻速飛行，飛行中兩種情況相比較，平洋上空等高勻速飛行，飛行中兩種情況相比較，飛機(jī)上的乘客對座椅的壓力飛機(jī)上的乘客對座椅的壓力( ) A.相等相等 B.前者一定稍大于后者前者一定稍大于后者 C.前者一定稍小于后者前者一定稍小于后者 D.均可能為零均可能為零C 例五、質(zhì)量為例五、質(zhì)量為m的汽車以恒定的速率的汽車以恒定的速率v通過半徑均為通過半徑均為r的拱的拱橋和凹型地面，如圖所示，求在橋和凹型地面，如圖所示，求在A點(diǎn)和點(diǎn)和B點(diǎn)，汽車對路面的壓點(diǎn)，汽車對路面的壓力分別是多少？力分別是多少？AB解：解： 汽車通過汽車通過A、B時(shí)，受力情況如圖。時(shí)，受力情況如圖。汽車通過汽車通過A點(diǎn)時(shí)：點(diǎn)時(shí)：GrmvNmgA/2)(2rvgmNA汽