3、圆周运动的案例分析(精品)

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,#,圆周运,动的案例分析,回顾：,向心力的来源,1,、匀速圆周运动,物体受到的合外力提供,思考：一般的圆周运动，它的向心力又是由谁提供呢？,2,、一般的圆周运动,沿半径方向的力的合力提供,一、水平面内的圆周运动,1,、平面轨道,（,1,）汽车在水平路面上转弯,例,1,，汽车轮胎与地面间动摩擦因数为,0.25,，若水平公路转,弯处半径为,30m,，,g=10m/S,2,，求汽车转弯时为了使车轮不,打滑所允许的最大速度是多大？,摩托车过弯道,(2),圆盘问题,O,G,f,f,O,N,例,2.,如图所示，细绳一端系着质量,M,0.6kg,的物体，静止在水平面，另一端通过光滑小孔吊质量,m,0.3kg,的物体，,M,的中点与圆孔距离为,0.2m,，并知,M,和水平面的最大静摩擦力为,2N,。现使此平面绕中心轴线转动，问角速度,在什么范围,m,会处于静止状态？（,g,取,10m/s2,）,当静摩擦力达到最大且背离圆心时，,达角速度的最小值。,O,G,f,f,f,f,f,f,f,O,N,O,A,总结：,平直轨道的临界一般都是在达到最大静摩擦力时,一、水平面内的圆周运动,2,、倾斜轨道,（,1,）火车转弯,G,N,F,赛车过弯道,例一、试分析在竖直放置光滑圆锥内做匀速圆周运动小球所需的向心力。,小球受力：,竖直向下的重力,G,G,垂直圆锥面的支持力,F,N,F,N,F,小球的向心力：,由重力和支持力的合力提供,一、水平面内的圆周运动,例,3,、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,。,O,O,mg,F,T,F,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：,L,小球做圆周运动的半径,由牛顿第二定律：,即：,二,、,竖直面内的圆周运动,（最高点最低点）,1,、凸凹桥,G,F,N,h,G,h,N,2,、绳模型,(,最高点无支撑,),例,4,如图所示，质量,m=0.1kg,的小球在细绳的拉力作用下在竖直面内做半径为,r=0.2m,的圆周运动，已知小球在最高点的速率为,v1=2m/s,，,g,取,10m/s,2,，试求：,（,1,）小球在最高点时的细绳的拉力,T,1,=,？,（,2,）小球在最低点时的细绳的拉力,T,2,=,？,过山车模型,人与车能过最高点时，速度需要满足什么条件？,N,G,物体恰好通过最高点,物体能过最高点，且,物体不能过最高点，脱离圆轨道做曲线运动,总结：物体能过最高点的条件为：,杂技节目“水流星”,表演时，用一根绳子两端各拴一个盛水的杯子，演员抡起杯子在竖直面内做圆周运动，在最高点杯口朝下，但水不会流下，如图所示，这是为什么？,图,3-16,高一物理圆周运动试卷,17,题,3,、杆模型（,最高点有支撑,）,如图,3-9,球过最高点时，轻质杆对球产生的弹力情况：,当,v,0,时，,FN,mg,（,N,为支持力）。,当,0,v,时，,FN,为支持力,N,随,v,增大而减小，且,mg,N,0,。,当,v,时，,FN,0,。图,3-10,当,v,时，,FN,为拉力，,FN,随,v,的增大而增大。,图,3-9,图,3-5,例,1.,如图所示，用细管弯成半径为,r,的圆弧形轨道，并放置在竖直平面内，现有一小球在细管内运动，当小球通过轨道最高点时，若小球速度,_,时，会对细管上部产生压力；若小球速度,_,时，会对细管下部产生压力。,处理匀速圆周运动问题的一般步骤,（,1,）明确对象，找出圆周平面，确定圆心和半径；,（,2,）进行受力分析，画出受力分析图,求 出在半径方向的合力，即向心力；,（,3),结合,F,合,=,匀速圆周运的特点,列方程求解。,作 业,图,3-4,1,：如图,3-4,所示，半径为,R,的半球形碗内，有一个具有一定质量的物体,A,，,A,与碗壁间的动摩擦因数为,，当碗绕,竖直轴,OO,/,匀速转动时，物体,A,刚好能紧贴在碗口附近随碗一起匀速转动而不发生相对滑动，求碗转动的角速度,2,、质量为,m,的汽车以恒定的速率,v,通过半径为,r,的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力是多少？,黄,石长江大桥,例一、质量为,m,的汽车以恒定的速率,v,通过半径为,r,的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力是多少？,解：汽车通过桥顶时，受力情况如图。,汽车通过桥顶时：,G,F,N,h,F,N,由牛顿第二定律：,由牛顿第三定律：,O,二、实例分析,竖直面内的匀速圆周运动,r,注意,:,汽车过桥的速度不得太大,否则,N,将消失,汽车将飞离桥面,.,由牛顿第二定律：,G,h,N,N,拓展,:,汽车以恒定的速率,v,通过半径为,r,的凹型桥面，如图所示，求汽车在最底部时对桥面的压力是多少？,解：汽车通过底部时，受力情况如图。,小节,:,此问题中出现的汽车对桥面的压力大于或小于车重的现象，是发生在圆周运动中的超重或失重现象,