《变速圆周运动》PPT课件.ppt

变速圆周运动,要点疑点考点,一、变速圆周运动的性质 变速圆周运动的物体，不仅线速度大小、方向时刻在改变，而且加速度的大小、方向也时刻在改变，也是变加速曲线运动(注：匀速圆周运动也是变加速运动).,要点疑点考点,二、变速圆周运动的特点 由于变速圆周运动的合力一般不指向圆心，所以变速圆周运动所受的合外力产生两个效果. 1.半径方向的分力：产生向心加速度而改变速度方向. 2.切线方向的分力：产生切线方向加速度而改变速度大小.,改变速度大小 改变速度方向,水平面内的匀速圆周运动,竖直平面内的非匀速圆周运动,竖直面 内的圆周运动,1、处理有关圆周运动问题的步骤：确定研究对象；确定做圆运动物体的轨道平面及圆心位置； 对研究对象进行受力分析； 在向心加速度方向和垂直于向心加速度方向上建立直角坐标系，若需要可对物体所受力进行适当的正交分解； 依据牛顿运动定律和向心加速度的公式列方程，解方程，并讨论解的合理性.,2一般竖直面内的圆周运动，物体所受的合外力除了具有与速度垂直的法向力以外，还有与速度平行的切向力，那么物体的速度不仅方向变化，大小也会变化.对此，高考只要求解决在最高点和最低点这两个特殊位置上的动力学问题.关系式依然适用，只是不同位置对应不同的v或而已.,3竖直平面内圆周运动的临界问题：由于物体在竖直平面内做圆周运动的依托物（绳、轻杆、轨道、管道等）不同，所以物体在通过最高点时临界条件不同.,绳,杆,管道,可见，物体在最高点的最小速度决定于物体在最高点受的最小合外力，不同情况下的最小合外力决定了不同情况下的最小速度.,竖直平面圆周运动中的临界问题,小球运动到最高点时有：,此时，能够提供的向心力的最小值为mg，所以小球能够运动到最高点的条件为：,若小球运动到最高点时，杆对小球的弹力N为零，则有：,当小球运动到最高点的速率vv0时：N指向圆心;当vv0时：N背离圆心。,小球恰好能运动到最高点的条件为v=0。,绳与杆的区别：杆不仅能够起到拉拽作用，而且能够起到承托作用，但绳只能起到拉拽作用。,1.杂技演员在表演水流星节目时，盛水的杯子在竖直平面内做圆周运动，当杯子到最高点时，里面水也不流出来，这是因为( ) A.水处于失重状态，不受重力的作用了 B.水受平衡力作用，合力为0 C.水受的合力提供向心力，使水做圆周运动 D.杯子特殊，杯底对水有吸力,C,2.乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，下列说法正确的是( ) A.车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来 B.人在最高点时对座仍可能产生压力，但压力一定小于mg C.人在最低点时对座位的压力等于mg D.人在最低点时对座位的压力大于mg,D,3.如图4-4-3所示，长为L的轻杆，一端固定着一个小球，另一端可绕光滑的水平轴转使小球在竖直平面内运动，设小球在最高点的速度为v,则( ),图4-4-3,BC,A.v的最小值为 B.v若增大，向心力也增大 C.当v由 逐渐增大时，杆对球的弹力也增大 D.当v由 逐渐减小时，杆对球的弹力也逐渐减小,【例1】如图4-4-4所示，细杆的一端与小球相连，可绕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a、b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( ),图4-4-4,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 C.a处为推力，b处为推力,AB,【例2】一内壁光滑的环形细圆管，位于竖直平面内，环的半径为R(比细管半径大得多)在圆管中有两个直径与细管直径相同的小球.(可视为质点)A球的质量为m1，B球恰好运动到最高点，若要此时两球作用于圆管的合力为0，那么m1、m2、R与v0应满足的关系式是,(m1-m2)v20/R+(m1+5m2)g=0.,例题1：如图所示，一质量为m的小球，用长为L细绳系住，使其在竖直面内作圆周运动.(1)若过小球恰好能通过最高点，则小球在最高点和最低点的速度分别是多少？小球的受力情况分别如何？(2)若小球在最低点受到绳子的拉力为10mg，则小球在最高点的速度及受到绳子的拉力是多少？,练习1：如图所示，一质量为m的小球，在半径为R 光滑轨道上，使其在竖直面内作圆周运动.(1)若过小球恰好能通过最高点，则小球在最高点和最低点的速度分别是多少？小球的受力情况分别如何？(2)若小球在最低点受到轨道的弹力为8mg，则小球在最高点的速度及受到轨道的弹力是多少？,例题2：如图所示，一质量为m的小球，用长为L轻杆固定住，使其在竖直面内作圆周运动.(1)若过小球恰好能通过最高点，则小球在最高点和最低点的速度分别是多少？小球的受力情况分别如何？(2)若小球在最低点受到杆子的拉力为5.5mg，则小球在最高点的速度及受到杆子的力是多少？,练习2：如图所示，一质量为m的小球，放在一个内壁光滑的封闭管内，使其在竖直面内作圆周运动.(1)若过小球恰好能通过最高点，则小球在最高点和最低点的速度分别是多少？小球的受力情况分别如何？(2)若小球在最低点受到管道的力为6mg，则小球在最高点的速度及受到管道的力是多少？,R,例题3、如图所示，支架的质量为M，转轴O处用长为L的轻绳悬挂一质量为m的小球.若小球在竖直平面内做圆周运动，到达最高点时，恰好支架对地面无压力.设M=3m.求：（1）小球在最高点时的速度大小是多少？（2）支架对地面的最大压力是多少？,练习3、如图所示，支架的质量为M，转轴O处用长为L的轻绳悬挂一质量为m 的小球.若小球在竖直平面内做圆周运动，到达最高点时，恰好支架对地面的压力mg.设M=3m.求：（1）小球在最高点时的速度大小是多少？（2）改变小球的速度，在保证小球仍能作圆周运动的前提下，当小球运动到最低点时，支架对地面的最小压力是多少？,例题4:如图中圆弧轨道AB是在竖直平面内的1/4圆周，在B点，轨道的切线是水平的.一质点自A点从静止开始下滑，不计滑块与轨道间的摩擦和空气阻力，则在质点刚要到达B点时的加速度大小为_，刚滑过B点时的加速度大小为_.,练习4:如图中圆弧轨道AB是在竖直平面内的1/4圆周，在B点，轨道的切线是水平的.一质点自A点上方高h处从静止开始下落，不计滑块与轨道间的摩擦和空气阻力，则在质点刚要到达B点时的加速度大小为_，刚滑过B点时的加速度大小为_.,例题5：如图所示，半径为R的光滑半圆球固定在水平面上，顶部有一小物体A。今给它一个水平初速度 ,则物体将（ ） A、沿球面下滑至M点 B、沿球面下滑至某一点N，便离开球面做斜下抛运动 C、立即离开半球面做平抛运动 D、以上说法都不正确,M,m,O,R,练习5：如图所示，半径为R的光滑半圆球固定在水平面上，顶部有一小物体A。今使无初速度放置在球的最高点,现在给其一扰动，则物体将（ ） A、沿球面下滑至M点 B、沿球面下滑至某一点N，便离开球面做斜下抛运动 C、立即离开半球面做平抛运动 D、以上说法都不正确,N,