向心力２常见圆周运动现象分析

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,高一物理备课组,2006,年度第二学期,第二章 圆周运动,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,向心力,(,),常见圆周运动现象分析,A,光滑水平面上一质量,m=1Kg,的小球被一长,L=1m,的绳拴住做匀速圆周运动，,=2rad/s,，则绳中张力多大？若绳能承受的最大拉力为,16N,，则小球运动最大线速度是多大？,1.,随转盘转动的物体,【,例,1】,C,M,某滑块静止在粗糙的转盘上，滑块与转盘间最大静摩擦力为重力的,0.8,倍，滑块离转轴的距离,d =2m,则转盘的最大转动角速度为多大？,【,例,2】,解,：（,1,）受力示意图如图所示。,（,2,）,物体所需向心力由静摩擦力提供。,根据牛顿第二定律,讨论：,逐渐增大转动角速度,会出现什么现象？为什么？,G,N,f,r,【,例,3】,如图所示是一个水平转盘的示意图，盘上距转轴为,r,处，有一质量为,m,的小物体随盘做匀速圆周运动。 （,1,）若物体在转盘上无滑动，请画出小物体的受力示意图。（,2,）若物体和转盘之间的最大静摩擦力为,f,m,，问圆盘转动的角速度不能超过多少物体才不会滑出？,解得,2.,汽车转弯问题,水平路面,转弯,如果转弯时速度过大，所需向心力,F,就增大，当,F,大于最大静摩擦力,f,max,时，汽车将做离心运动而造成交通事故。因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度。,【,讨论,】,为什么在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度,?,汽车转弯时,所需,向心力由静摩擦力,f,提供,车受重力,mg,及路面的弹力,N,的合力,F,水平并指向圆周弯道的圆心，充当向心力，由图可知,:,依据牛顿第二定律有,2.,汽车转弯问题,倾斜路面,转弯,G,N,F,3.,汽车过拱桥问题,N,G,N,G,当,可见,v,，,N,，,N=0,（临界速度）,支持力,N,和重力,G,的合力,提供向心力,v,v,（超重）,（失重）,例题、质量为,1.510,4,kg,的汽车,以不变的速率,先后驶过凹形路面和凸形路面,路面的曲率半径为,15m,如果路面所能承受的压力不得超过,210,5,N,汽车允许的最大速率为多少,?,汽车若以此速率经过路面时,对路面的最小压力为多大,?(g,取,10m/s,2,),解,:,当汽车驶过凹形路面时，汽车受力如图，,在垂直接触面：由重力和支持力的合力,提供汽车做圆周运动的向心力，,根据牛顿第二定律：,设汽车允许的最大速率为，,当汽车对地面的压力为,10,5,N,时，速率最大：,N,G,v,当汽车以,V=7.1m/s,的速度通过凸形路面时,对地面的压力为,:,N,G,v,由,根据牛顿第三定律,求出汽车对地面的压,力为,1.0,10,5,N,比较三种桥面受力的情况,F,N,= G,G,F,N,G,G,F,N,F,N,思考与讨论：,地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力为零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？,此时,:,4.,荡秋千、过山车、 水流星模型,最低点,重力,G,和拉力,T,的合力,F,提供向心力,最高点,最小速度,物体离开圆面做曲线运动,O,T,mg,mg,T,v,v,例题：绳系着装有水的小木桶，在竖直平面内作圆周运动，水,的质量,m,.5kg,绳长,60cm,，,(g,取,10m/s,2,),求,（）,.,桶在最高点而使水不流出的最小速率,（）,.,水在最高点速率,m/s,时，水对桶底的压力,解,:,当小木桶在最高点时,水受重力、桶底的压力，由它们的,合力提供水做圆周运动的向心力，当木桶在最高点的速率最小，,即向心力只由重力提供，所以：,当水在最高点速率,V=3m/s,时，水对桶底的压力为,N,，,桶底对水的支持力为,N,1,由牛顿第二定律：,由牛顿第三定律可得到水对桶底的压力为,2.5N,O,N,1,mg,mg,N,2,v,1,v,2,例、长为,0.6m,的轻杆,OA(,不计质量,),A,端插个质量为,2.0kg,的物体,在竖直平面内绕,O,点做圆周运动,当球达到最高点的速度分别为,3m/s, m/s,2m/s,时,求杆对球的作用力各为多少,?,O,A,巩固应用,例题、小球做,圆锥摆,时细绳长,L,，与竖直方向,成,角，求小球做匀速圆周运动的角速度,。,小球受力：,竖直向下的重力,G,沿绳方向的拉力,T,小球的向心力：,由,T,和,G,的合力提供,解：,小球做圆周运动的半径,由牛顿第二定律：,即：,5.,圆 锥 摆,T,G,O,F,l,E,M,如图，在小球稳定转动过程中，,=37,0,，绳长,L=2m,，则小球在这样的状态下转动的线速度是多大？,（,1,）明确对象。,确定它在哪个平面内做圆周运动，找到圆心和半径,r,。,（,2,）受力分析。,确定研究对象在某个位置所处的状态，进行受力分析，分析哪些力提供了向心力。,（,3,）列方程。,取指向圆心方向为正方向，根据向心力公式列出方程。,注意：,对于匀速圆周运动，,F,向,就是物体所受的合外力,F,合,(4,）解方程。,对结果进行必要的讨论。,离心现象及其应用,离心抛掷,离心脱水,离心分离,离心甩干,例题,:,离心分离器是利用离心运动分离不同密度物质的一种仪器,当它高速旋转时,密度较大的物质便会集中到容器的最外侧,.,试解释,其中的道理,?,答案,:,离心分离器工作时支架张开高速旋转,试管内各种液体便按,密度大小而从外到里分层排列,.,所以密度大的便会集中到试管底部,.,讨论,:,但快速搅动面盆里的水使它旋转起来之后,处在水,中的沙砾却是向脸盆中心集中,