向心力2常見圓周運動現(xiàn)象分析教學(xué)課件

1、向心力()常見圓周運動現(xiàn)象分析第1頁，共20頁。A光滑水平面上一質(zhì)量m=1Kg的小球被一長L=1m的繩拴住做勻速圓周運動，=2rad/s，則繩中張力多大？若繩能承受的最大拉力為16N，則小球運動最大線速度是多大？1. 隨轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動的物體【例1】第2頁，共20頁。CM某滑塊靜止在粗糙的轉(zhuǎn)盤上，滑塊與轉(zhuǎn)盤間最大靜摩擦力為重力的0.8倍，滑塊離轉(zhuǎn)軸的距離d =2m,則轉(zhuǎn)盤的最大轉(zhuǎn)動角速度為多大？【例2】第3頁，共20頁。解：（1）受力示意圖如圖所示。（2）物體所需向心力由靜摩擦力提供。根據(jù)牛頓第二定律討論：逐漸增大轉(zhuǎn)動角速度會出現(xiàn)什么現(xiàn)象？為什么？GNfr【例3】如圖所示是一個水平轉(zhuǎn)盤的示意圖，盤上距

2、轉(zhuǎn)軸為r處，有一質(zhì)量為m的小物體隨盤做勻速圓周運動。 （1）若物體在轉(zhuǎn)盤上無滑動，請畫出小物體的受力示意圖。（2）若物體和轉(zhuǎn)盤之間的最大靜摩擦力為 fm，問圓盤轉(zhuǎn)動的角速度不能超過多少物體才不會滑出？解得第4頁，共20頁。2. 汽車轉(zhuǎn)彎問題水平路面轉(zhuǎn)彎 如果轉(zhuǎn)彎時速度過大，所需向心力F就增大，當(dāng) F大于最大靜摩擦力 f max時，汽車將做離心運動而造成交通事故。因此，在公路彎道處，車輛行駛不允許超過規(guī)定的速度?！居懻摗繛槭裁丛诠窂澋捞帲囕v行駛不允許超過規(guī)定的速度?汽車轉(zhuǎn)彎時所需向心力由靜摩擦力 f 提供第5頁，共20頁。 車受重力mg及路面的彈力N的合力F水平并指向圓周彎道的圓心，充當(dāng)向心

3、力，由圖可知: 依據(jù)牛頓第二定律有 2. 汽車轉(zhuǎn)彎問題傾斜路面轉(zhuǎn)彎第6頁，共20頁。GNF第7頁，共20頁。3. 汽車過拱橋問題NGNG當(dāng)可見v，N，N=0（臨界速度）支持力N和重力G的合力 提供向心力vv（超重）（失重）第8頁，共20頁。例題、質(zhì)量為1.5104kg的汽車,以不變的速率,先后駛過凹形路面和凸形路面,路面的曲率半徑為15m,如果路面所能承受的壓力不得超過2105N,汽車允許的最大速率為多少?汽車若以此速率經(jīng)過路面時,對路面的最小壓力為多大?(g取10m/s2)解:當(dāng)汽車駛過凹形路面時，汽車受力如圖，在垂直接觸面：由重力和支持力的合力提供汽車做圓周運動的向心力，根據(jù)牛頓第二定律：

4、設(shè)汽車允許的最大速率為，當(dāng)汽車對地面的壓力為105N時，速率最大：NGv第9頁，共20頁。當(dāng)汽車以V=7.1m/s的速度通過凸形路面時,對地面的壓力為:NGv由 根據(jù)牛頓第三定律,求出汽車對地面的壓力為1.0105N第10頁，共20頁。比較三種橋面受力的情況FN = GGFNGGFNFN第11頁，共20頁。 思考與討論： 地球可以看做一個巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑。會不會出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度時，地面對車的支持力為零？這時駕駛員與座椅之間的壓力是多少？此時:第12頁，共20頁。4.蕩秋千、過山車、 水流星模型最低點重力G和拉力T的合力F 提供向心力最高點最小速度物體離開圓

5、面做曲線運動OTmgmgTvv第13頁，共20頁。 例題：繩系著裝有水的小木桶，在豎直平面內(nèi)作圓周運動，水的質(zhì)量m.5kg,繩長60cm， (g取10m/s2) 求（）.桶在最高點而使水不流出的最小速率 （）.水在最高點速率m/s時，水對桶底的壓力 解:當(dāng)小木桶在最高點時,水受重力、桶底的壓力，由它們的合力提供水做圓周運動的向心力，當(dāng)木桶在最高點的速率最小，即向心力只由重力提供，所以： 當(dāng)水在最高點速率V=3m/s時，水對桶底的壓力為N，桶底對水的支持力為N1 由牛頓第二定律：由牛頓第三定律可得到水對桶底的壓力為2.5NON1mgmgN2v1v2第14頁，共20頁。例、長為0.6m的輕桿OA(

6、不計質(zhì)量),A端插個質(zhì)量為2.0kg的物體,在豎直平面內(nèi)繞O點做圓周運動,當(dāng)球達到最高點的速度分別為3m/s, m/s,2m/s時,求桿對球的作用力各為多少?OA鞏固應(yīng)用第15頁，共20頁。例題、小球做圓錐擺時細繩長L，與豎直方向成角，求小球做勻速圓周運動的角速度。小球受力：豎直向下的重力G沿繩方向的拉力T小球的向心力：由T和G的合力提供解：小球做圓周運動的半徑由牛頓第二定律：即：5. 圓 錐 擺TGOFl第16頁，共20頁。EM如圖，在小球穩(wěn)定轉(zhuǎn)動過程中， =370，繩長L=2m，則小球在這樣的狀態(tài)下轉(zhuǎn)動的線速度是多大？第17頁，共20頁。（1）明確對象。確定它在哪個平面內(nèi)做圓周運動，找到圓心和半徑 r。（2）受力分析。確定研究對象在某個位置所處的狀態(tài)，進行受力分析，分析哪些力提供了向心力。（3）列方程。取指向圓心方向為正方向，根據(jù)向心力公式列出方程。注意：對于勻速圓周運動，F(xiàn)向就是物體所受的合外力F合(4）解方程。對結(jié)果進行必要的討論。第18頁，共20頁。離心現(xiàn)象及其應(yīng)用離心拋擲離心脫水離心分離離心甩干第19頁，共20頁。 例題:離心分離器是利用離心運動分離不同密度物質(zhì)的一種儀器,當(dāng)它高速旋轉(zhuǎn)時,密度較大的物質(zhì)便會集中到容器的最外側(cè). 試解釋其中的道理? 答案