匀速圆周运动的实例分析

6、匀速圆周运动的实例分析一、知识目标1. 知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力.2. 会在具体问题中分析向心力的来源.知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动，会求变速圆周运动中物体在特殊点的向心力和向心加速度.（一）火车转弯问题在平直轨道上匀速行驶的火车.提出问题：1. 火车受几个力作用？2. 这几个力的关系如何？若转弯呢？讨论那么什么情况下可以完全使铁轨和轨缘间的挤压消失呢？（二）汽车过拱桥问题1. 凸形桥和凹形桥（1）物理模型（三）归纳匀速圆周运动应用问题的解题思路.1.明确研究对象，分析其受力情况，确定研究对象运动的轨道平面和圆心的位置，以确定向心力的方向，这是基础.2. 确定研究对象在某个位置所处的状态，进行具体的受力分析，分析哪些力提供了向心力，此为解题关键.3. 列方程求解.在一条直线上，简化为代数运算；不在一条直线上，用平行四边形定则.4. 解方程，并对结果进行必要的讨论.训练1、一根细绳下端拴着一个小球，抓住绳的上端，使小球在水平面内做圆周运动.细绳就绕圆锥面旋转，这样就形成了一个圆锥摆，试分析：(1)小球受力情况；(2)什么力成为小球做圆周运动的向心力.2、如左下图所示，质量为m的滑块滑到圆弧轨道的最低点时速度大小为v,已知圆弧轨道的半径是R,则滑块在圆弧轨道最低点时对轨道的压力是3如右上图半径为R的圆筒A,绕其竖直中心轴匀速转动，其内壁上有一质量为m的物体B,B随A转动，AB间的动摩擦因数为U,A转动的角速度至少大小为.4在水平面上转弯的汽车，向心力是()A.重力与支持力的合力B.静摩擦力C.滑动摩擦力D.重力、支持力、牵引力的合力5游客乘坐过山车，在圆弧轨道最低点处获得的向心加速度达到20m/s2,g取10m/s2，那么此位置座椅对游客的作用力相当于游客重力的A.1倍B.2倍C.3倍D.4倍物体做圆周运动的条件1.质点做匀速圆周运动的条件：2.竖直平面内的圆周运动，一般情况下是变速圆周运动，物体能否通过圆周的最高点是有条件的.(1)没有物体支撑的小球，在竖直平面内做圆周运动，通过最高点的情况，如图甲所示.注意：绳对小球只能产生沿绳收缩方向的拉力.A：临界条件：B:能通过最高点的条件：当时绳对球产生拉力，轨道对球产生压力2.与轻杆相连的小球做圆周运动，通过最高点的情况：注意杆与绳不同，杆对物体既能产生拉力，也能对球产生支持力.A：当时，N=mg（N为支持力）B:当时,N为支持力，v增大，N减小，且mgN0.C:当时，N=0D：当,N为拉力，v增大，N增大图113如果是在下图乙中的小球通过圆形轨道最高点，因vA.，小球将脱离轨道做平抛运动，因为轨道对小球无拉力.强化训练：1、如图所示,用细绳拴一小球,若使小球在竖直平面内做圆周运动,则关于小球的受力情况,下列说法正确的是A.小球受到重力、绳的拉力和向心力的作用B.小球受到重力和绳的拉力的作用C.小球受到重力和向心力的作用D.小球所受合力方向始终指向圆心2、（1999年全国，9）如图1-13所示，细杆的一端与一小球相连，可绕过O点的水平轴自由转动,现给小球一初速度，使它做圆周运动，图中ab分别表示小球轨道的最低点和最高点，则杆对球的作用力可能是A.a处为拉力，b处为拉力B.a处为拉力，b处为推力C.a处为推力，b处为拉力D.a处为推力，b处为推力2如图所示，质量为m的小球用细线悬于O点，可在竖直平面内做圆周运动，到达最高点时的速度飞呃（1为细线长），则此时细线的张力为，若到达最高点时的速度v=2时，细用细绳拴着质量为m的物体，在竖直平面内做圆周运动，则下列说法正确的是（）A.小球过最高点时，绳子的张力可以为0B.小球过最高点时的最小速度是0CigRC，D.小球过最高点时，绳子对小球的作用力可以与所受重力方向相反4汽车在倾斜的轨道上转弯如图所示，弯道的倾角为6,半径为r,则汽车完全不靠摩擦力转弯的速率是（设转弯半径水平）（）A-grsin0vgrcot0D. 5、如图所示，木块P放在水平圆盘上随圆盘一起转动，关于物体所受摩擦力f的叙述正确的是（）A.f的方向总是指向圆心B.圆盘匀速转动时倖0在转速一定的条件下，f的大小跟物体到轴O的距离成正比在物体与轴O的距离一定的条件下，圆盘匀速转动时，f的大小跟圆盘转动的角速度成正比思考： 物体为什么能做圆周运动? 当向心力消失时,物体将做什么运动?当合力不足以提供物体所需的向心力时物体又做什么运动?探1.物体能沿圆周运动是向心力产生的效果，使物体维持在圆周轨道上2.当向心力突然消失时,由于惯性,物体将沿切线方向（速度方向）飞出,离圆心越来越远;当所受合力不足以提供物体所需要的向心力时,物体将沿圆周的切线和圆周之间的某条曲线做远离圆心的运动.做匀速圆周运动的物体,在所受合力突然消失或所受的力不足以提供物体所需的向心力时,物体就做远离圆心的运动,这种运动叫做离心运动.离心脱水器的原理离心脱水器的圆筒器上开有很多小孔,把湿的物体放在圆筒里,当圆筒转动得相当快时水滴跟物体的附着力小于做圆周运动需要的向心力,水滴就离开物体,穿过小孔而沿切线与圆周之间的曲线飞出,这样就把湿物体上的水甩掉了.