6.4生活中的圆周运动 课件-2023-2024学年高一下学期物理人教版（2019）必修第二册

第六章 圆周运动 6.4　生活中的圆周运动 1 上节回顾 1．向心力定义、来源、方向、大小 2．向心加速度定义、方向、大小 3. 匀速圆周运动与变速圆周运动的区别与联系 2 生活中的圆周运动 3 问题引入 离心运动 为什么限制汽车转弯时速度不能过大？ 简化模型，以圆盘上做圆周运动的物块为例，什么情况下物块会被甩出去？ 4 离心运动 使物块做圆周运动的是指向圆心方向的静摩擦力 将物体所受合力沿径向与切向分解为 当时，物体做圆周运动； 当时，物体做直线运动； 当时，物体做向心运动； 当时，物体做离心运动（包括沿切线飞出去的直线运动） 5 概念 离心运动 1.定义：物体在做圆周运动时，提供向心力的合外力突然消失或者减小，物体将做的逐渐远离圆心的运动。 2.实质：惯性。做圆周运动的物体总有沿轨迹切线飞出去的趋势，由于受到指向圆心方向的力，才未能飞出。 3.条件：提供向心力的合外力突然消失或者减小 4.应用：滚筒洗衣机、离心机 6 常见模型 圆周运动应用 7 　　汽车转弯时受到哪些力？哪个力提供向心力？转弯时最大速度为？ 汽车转弯 圆周运动应用 水平面转弯：指向圆心的静摩擦力提供向心力 当时，车飞出路面 8 　　在倾斜路面上汽车转弯时受力如何？哪个力提供向心力？若静摩擦力为零，则正常转弯的临界速度为？若实际速度大于临界速度，静摩擦力如何？小于呢？ 汽车转弯 圆周运动应用 倾斜面转弯：若静摩擦力为零，支持力径向的分力提供向心力 ，汽车正常转弯 9 　　当时，物体离心运动；当时，物体向心运动 汽车转弯 圆周运动应用 倾斜面转弯：若静摩擦力为零，支持力径向的分力提供向心力 若，，汽车欲向心运动，有阻碍，指向外侧 若，，汽车欲离心运动，有阻碍，指向内侧 10 　　若内外轨等高，哪个力提供向心力？ 火车转弯 圆周运动应用 此种情形下，向心力为外轨给轮的弹力，由于火车质量大，对外轨损耗大 11 　　若内外轨高度差h，轨道宽d，欲使铁轨损耗最少，火车速度应如何？ 火车转弯 圆周运动应用 若无轨道给轮侧向弹力，向心力为支持力分力 θ较小时，有 12 　　若，哪侧轨道磨损？若呢？ 火车转弯 圆周运动应用 若，，火车欲向心运动，有指向外侧的弹力阻碍，该弹力由内侧轨道提供 若，，火车欲离心运动，有指向内侧的弹力阻碍，该弹力由外侧轨道提供 13 一绳长为L的轻绳一端固定于O点，一端连接一质量为m的小球，小球在水平面内做匀速圆周运动，求绳上拉力与小球转动角速度。 圆锥摆 圆周运动应用 解得： 14 若释放高度不变，绳长变短，绳上拉力与小球转动角速度如何变？若绳长不变，释放高度变，绳上拉力与小球转动角速度如何变？ 圆锥摆 圆周运动应用 若L不变，h增大，即θ减小，角速度、拉力减小 若L减小，h不变，角速度大小不变θ减小，拉力减小 提示：找准圆心与半径 15 图示漏斗内壁光滑，在距底h处有质量为m的小球在水平面内做匀速圆周运动，求小球向心加速度与线速度大小。 漏斗 圆周运动应用 16 过凸形桥 圆周运动应用 　　在桥面最高点，汽车受力如何？向心力由哪个力提供？要保证正常通过，速度临界值应取为？此时汽车处于超重还是失重状态？ 17 过凹形桥 圆周运动应用 　　在桥面最低点，汽车受力如何？向心力由哪个力提供？要保证正常通过，速度临界值应取为？此时汽车处于超重还是失重状态？ 18 过拱桥 圆周运动应用 练：质量为kg的汽车以恒定速率先后驶过图示桥面，若桥面承受压力不超过N。①汽车在何处最容易爆胎？②汽车允许的最大速率？③若汽车以最大速率行驶，在何处有对桥面的最小压力，最小压力为？ 19 无支撑模型 圆周运动应用 　　只可提供指向内侧的力，如绳模型、过山车轨道模型。 最高点： ①受力分析： ②向心力等式： ； ③临界速度： T或N=0时，恰能过最高点 20 无支撑模型 圆周运动应用 　　只可提供指向内侧的力，如绳模型、过山车轨道模型。 最低点： ①受力分析： ②向心力等式： ； ③临界速度： 轨道有最大承压力、绳有最大拉力，故有对应临界速度 21 有支撑模型 圆周运动应用 　　可提供向下或向上的力，需视情况分析，如杆模型、双轨道模型。 最高点： ①杆、轨道提供向上/向下力的临界速度： ，F向下； ，F为零； ，F向上； ②过最高点的临界速度： ③F随v的变化： 22 绳杆模型 圆周运动应用 练：如图所示，质量为0.5kg的杯里盛有1kg的水，用绳子系住杯在竖直平面内做“水流星”表演，转动半径为1m，小杯过最高点的速度为4m/s，(g=10m/s2)求: ①在最高点时，绳的拉力? ②在最高点时水对小杯底的压力? ③为使小杯经过最高点时水不流出，在最高点时最小速率是多少? 23 绳杆模型 圆周运动应用 练：如图所示，内部为竖直光滑圆轨道的铁块静置在粗糙的水平地面上