圆周运动实例分析(圆锥摆类问题)课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,课前回顾：,1.,圆周运动的,运动学描述,2.,圆周运动的,动力学认识,3.,圆周运动的,动力学方程,圆周运动的,运动学描述,v,v,v,F,物理量,物理意义,公式及其变换关系,线速度,v,角速度,周期,T,转速,n,向心加速度,a,1.,圆周运动的运动学描述,圆周运动的动力学认识,O,F,O,2,.,线速度大小变化的圆周运动，就是,变速,圆周运动,。,1.,合力,不沿半径,指向圆心时,做圆周运动的物体,同时具有向心加速度,和,切向加速度。,v,F,t,F,n,3.,动力学方程,F,N,=m,2,r,F,N,=m,v,2,r,匀速圆周运动的动力学方程,水平面上的圆周运动,竖直面上的圆周运动,最高点 最低点,受力分析,正交分解,-,坐标建立方法,v,1,v,2,2-3,圆周运动实例分析,1,：,P30,一,.,过桥问题,二,.,圆锥摆模型,（,1,）旋转秋千,（,2,）弯道转弯,三,.,离心、近心现象,长江大桥（,凸形,）,泸定桥（凹形）,问题：,为什么公路桥要修成凸型？而人行吊桥,可以修成是凹形？,求：汽车通过拱桥顶点时,对路面的压力,？,发生失重现象,发生超重现象,一,.,汽车过桥的动力学问题,P30 2-3-1,O,r,v,0,mg,N,r,v,0,G,N,051202,小汽车过平、凸、凹拱桥的实验,.asf,一辆卡车在丘陵地匀速率行驶,地形如图所示，由于轮胎太旧，途中爆胎，爆胎可能性最大的地段应是（）,A.a,处,B.b,处,C.c,处,D.d,处,a,b,c,d,书,P24,图,2-1-10,“曲率半径,”,O,r,mg,N,G,N,r,0,汽车过拱桥最低点、最高点问题,v1,v2,失重现象,超重现象,桶在最低点时？,在最高点时？,P31,图,2-3-2,旋转秋千,O,L,T,G,-,圆锥摆模型,y,x,动力学方程：,X,方向：,Y,方向：,由几何关系有：,整理得：,建立物理模型：,h,圆周摆的转速,只与,高度,h,有关，,与质量,m,轨道半径,r,和顶角,都无关,无关,现象观察：？,(,多选,),如图，一根细线下端拴一个金属小球,P,，细线的上端固定在金属块,Q,上，,Q,放在带小孔的水平桌面上。小球在某一水平面内做匀速圆周运动,(,圆锥摆,),。现使小球在一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动,(,图上未画出,),，两次金属块,Q,都保持在桌面上静止。则后一种情况与原来相比较，下面的判断中正确的是,(,),A,小球,P,运动的周期变大,B,小球,P,运动的线速度变大,C,小球,P,运动的角速度变大,D,Q,受到桌面的支持力变大,课时跟踪检测,P77,（,8,）,1.,火车在水平弯道转弯,问题：,火车运动轨迹的圆心是,0,1,点？,车轮,刚好,与内外轨道,没有挤压,时，向心力来源？火车的速度,v,0,=,？,2.,倾斜弯道转弯,051201,铁路弯道内外轨高度差,.asf,问题：,火车水平轨道转弯,向心力来源？,动力学方程？,N,G,F,G,N,L,h,0,1,（,1,）转弯设计速度：,当火车转弯速度：,v v,0,时,v v,0,时,h=,L,v,2,0,/,gr,（,2,）内外轨道高度差,h,公路急转弯处通常是交通事故多发地带如图,所示，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为,v,c,时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，则在该弯道处,(,),A,路面外侧高内侧低,B,车速只要低于,v,c,，车辆,便会向内侧滑动,C,车速虽然高于,v,c,，但只要,不超出某一最高限度，,车辆便不会向外侧滑动,D,当路面结冰时，与未结冰,时相比，,v,c,的值变小,AC,051306,赛车事故,.wmv,0,G,N,y,x,f,静,火车弯道转弯车轮,刚好,与内外,轨道,没有,挤压时：,倾斜弯道转弯问题,0,0,1,y,x,G,N,G,N,L,h,汽车弯道转弯车轮,刚好,与路面,没有,摩擦时：,O,L,T,G,-,圆锥摆模型：,水平面圆周运动,自行车转弯赛道,.MPG,离心运动,051301,离心现象,.wmv,2,、物体作离心运动的条件：,或,1.,做匀速圆周运动的物体，在,所受合力突然消失，或者不足以提供圆周运动所需的向心力时,，就做逐渐远离圆心的运动。这种运动叫做离心运动。,当网笼转得比较快时，附着力,F,不足以提供所需的向心力,Fn,，于是水滴做离心运动，穿过网孔，飞到网笼外面。,（,1,）洗衣机脱水,051302,洗衣机,.MPG,离心现象的应用,（,2,）离心沉淀器,051303,离心沉淀器,.wmv,当离心沉淀器转得比较快时，试管内密度较大的物质需要的向心力大。周围液体对它的作用力,不足以提供所需的向心力,Fn,，于是做离心运动，最后沉淀在试管底部。,如图是摩托车比赛转弯时的情形,，,转弯处路面常是,外高内低,，,摩托车转弯有一个最大安全速度,，若超过此速度，摩托车将发生滑动,对于摩托车滑动的问题,，,下列论述正确的是,(,),A,摩托车一直受到沿半径方向,向外的离心力作用,沿曲线远离圆心,B,摩托车所受外力的合力小于,所需的向心力，沿曲线远离圆心,C,摩托车将沿其线速度的方向,沿直线,沿曲线远离圆心,D,摩托车将沿其半径方向,沿直线沿曲线远离圆心,B,0,G,N,y,x,拓展,1,：,圆锥模型的应用,拓展,2,：,圆周运动的失重、完全失重,圆锥摆模型应用：,G,N,杂技演员骑摩托车,在,圆台或圆锥轨道,上,表演：,P31,旋转秋千,2-3-2,P33,雄鹰盘旋,2-3-8,G,N,L,h,运动轨迹 受力情况,几何角度 动力学方程,有一种杂技表演叫,“飞车走壁”，由杂技演员驾驶摩,擦车沿,圆台形表演台,的侧壁，做匀速圆周运动图中粗,线圆表示摩托车的行驶轨迹，轨迹离地面的高度为,h,.,下列说法中正确的是,(,),A,h,越高，摩托车对侧壁,的压力将越大,B,h,越高，摩托车做圆周,运动的向心力将越大,C,h,越高，摩托车做圆周运动的周期将越小,D,h,越高，摩托车做圆周运动的线速度将越大,D,G,N,P31,图,2-3-2,旋转秋千,O,L,T,G,-,圆锥摆模型,y,x,动力学方程：,X,方向：,Y,方向：,由几何关系有：,整理得：,建立物理模型：,h,圆周摆的转速,只与,高度,h,有关，,与质量,m,轨道半径,r,和顶角,都无关,无关,现象观察：？,(,多选,),如图，一根细线下端拴一个金属小球,P,，细线的上端固定在金属块,Q,上，,Q,放在带小孔的水平桌面上。小球在某一水平面内做匀速圆周运动,(,圆锥摆,),。现使小球在一个更高一些的水平面上做匀速圆周运动,(,图上未画出,),，两次金属块,Q,都保持在桌面上静止。则后一种情况与原来相比较，下面的判断中正确的是,(,),A,小球,P,运动的周期变大,B,小球,P,运动的线速度变大,C,小球,P,运动的角速度变大,D,Q,受到桌面的支持力变大,课时跟踪检测,P77,（,8,）,O,r,mg,N,G,N,r,0,汽车过拱桥最低点、最高点问题,v1,v2,失重现象,超重现象,桶在最低点时？,在最高点时？,汽车速度多大时，刚好飞离地球发生,完全失重,呢？,地球可以看作是一个巨大的拱型桥,问题,:,汽车速度,v=,？时,汽车,刚好,要飞离地面,?,当,N,=0,时，汽车刚好,飞,离地面,.,mg,N,O,r,v,0,mg,N,mg-N,由,得：,根据牛顿第二定律得：,航天器中的失重现象,航天器绕地球做匀速圆周运动时，,由于地球引力而使宇航员和航天器产生的,向心加速度是相等的,；此时，航天员,与,座舱间挤压为,零，,航天员,处于,完全,失重状态,。,如图是摩托车比赛转弯时的情形,，,转弯处路面常是,外高内低,，,摩托车转弯有一个最大安全速度,，若超过此速度，摩托车将发生滑动,对于摩托车滑动的问题,，,下列论述正确的是,(,),A,摩托车一直受到沿半径方向,向外的离心力作用,沿曲线远离圆心,B,摩托车所受外力的合力小于,所需的向心力，沿曲线远离圆心,C,摩托车将沿其线速度的方向,沿直线,沿曲线远离圆心,D,摩托车将沿其半径方向,沿直线沿曲线远离圆心,B,0,G,N,y,x,“,棉花糖”的制作,051305,棉花糖,.MPG,汽车转弯过快翻倒,051306,赛车事故,.wmv,