5.5.2 圆周运动的应用（二）（备课件）-【上好课】2021-2022学年高一物理同步备课系列（沪科版2020 必修第二册）

第五章 曲线运动 5.5.2 圆周运动的应用（二） 沪科版（2020）高中物理必修第二册 主讲人：小k君 知识回顾 O F合 = mω2r，物体做匀速圆周运动 F合＜mω2r ，物体做逐渐远离圆心的运动 F 合= 0 ，物体沿切线方向飞出远离圆心 1、定义：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，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动. 2、条件： 0 ≤F合＜mω2r 知识回顾 热身训练 如图所示，某同学用硬塑料管和一个质量为m的铁质螺丝帽研究匀速圆周运动，将螺丝帽套在塑料管上，手握塑料管使其保持竖直并在水平方向做半径为r的匀速圆周运动，则只要运动角速度合适，螺丝帽恰好不下滑，假设螺丝帽与塑料管间的动摩擦因数为μ，认为最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力．则在该同学手转塑料管使螺丝帽恰好不下滑时，下述分析正确的是(　　) A．螺丝帽受的重力与最大静摩擦力平衡B．螺丝帽受到杆的弹力方向水平向外，背离圆心C．此时手转动塑料管的角速度D．若杆的转动加快，螺丝帽有可能相对杆发生运动 【答案】A 生活中随处可见物体的圆周运动。大到行星的运转、小到摩天轮的旋转，无不包含圆周运动的知识。在铁路弯道处，大家留意就会发现，铁轨的内外轨道高度稍有不同。你能解释其中的原因吗？ 新课引入 火车拐弯的向心力是哪里来？ O mg FN f 汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢? 新课引入 汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。 O mg FN Ff 当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时: 知识点一：汽车拐弯 O mg FN Ff 由此可见:当汽车转弯时,存在一个安全通过的最大速度,如果超过了这个速度,汽车将发生侧滑现象。 改进措施: (1)增大转弯半径 (2)增加路面的粗糙程度 (3)最重要的一点:司机应该减速慢行! (4)增加路面高度差——外高内低 知识点二：火车拐弯 火车转弯时，外侧车 轮的轮缘挤压外轨，使外轨发生弹性形变，外轨对轮缘的 弹力是火车转弯所需向心力的主要来源 火车转弯的速度与受力 当v=v0时，轮缘不受侧向压力,临界速度。 当v＞v0时，轮缘受到外轨向内的挤压力, 外轨易损坏。 1 2 当v＜v0时，轮缘受到内轨向外的挤压力, 内轨易损坏。 3 知识点三：水平面内的圆周运动 1．向心力的确定（1）确定圆周运动的轨道所在的平面，确定圆心的位置．（2）分析物体的受力情况，找出所有的力沿半径方向指向圆心的合力，就是向心力． 2．向心力的公式 3.解决圆周运动问题的主要步骤（1）审清题意，确定研究对象；明确物体做圆周运动的平面是至关重要的一环；（2）分析物体的运动情况，即物体的线速度、角速度、周期、轨道平面、圆心、半径等；（3）分析物体的受力情况，画出受力分析图，确定向心力的来源；（4）根据牛顿运动定律及向心力公式列方程． 错题精讲 1. （多选）如图，两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上，a与转轴OO′的距离为l，b与转轴的距离为2l，木块与圆盘间的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍，重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动，用ω表示圆盘转动的角速度，下列说法正确的是(　　) A．b一定比a先开始滑动B．a、b所受的摩擦力始终相等C． 是b开始滑动的临界角速度D．当 时，a所受摩擦力的大小为kmg 【答案】BC 2. 如图所示，在光滑的圆锥体顶端用长为l的绳悬挂一质量为m的小球．圆锥体固定在水平面上不动，其轴线沿竖直方向，母线与轴线之间的夹角为30°.物体以速率v绕圆锥体轴线做水平匀速圆周运动． (1)当v1＝ 时，求绳对物体的拉力．(2)当v2＝ 时，求绳对物体的拉力． 举一反三 1. 如图所示，一倾斜的匀质圆盘绕垂直于盘面的固定对称轴以恒定角速度ω转动，盘面上离转轴距离2.5 m处有一小物体与圆盘始终保持相对静止．物体与盘面间的动摩擦因数为 ，(设最大静摩擦力等于滑动摩擦力)，盘面与水平面的夹角为30°，g取10 m/s2，则ω的最大值是(　　) 【答案】C 2. 如图所示，放于竖直面内的光滑金属细圆环半径为R，质量为m的带孔小球穿于环上，同时有一长为R的细绳一端系于球上，另一端系于圆环最低点，绳的最大拉力为2mg。当圆环以角速度ω绕竖直直径转动时，发现小球受三个力作用。则ω可能为(　　) 【答案】B 3、如图，mA＝2mB＝3mC已知，它们距轴的距离rA＝rC＝rB /2，三物体与转盘表面的动摩擦因数相同，当转盘的转速逐渐增加时（　）A.物体A先滑动　　　B.物