《四川省大英縣育才中學(xué)高一物理《第二章 第3節(jié) 圓周運(yùn)動的實(shí)例分析》課件》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《四川省大英縣育才中學(xué)高一物理《第二章 第3節(jié) 圓周運(yùn)動的實(shí)例分析》課件（50頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、理解教材新知把握熱點(diǎn)考向應(yīng)用創(chuàng)新演練第3節(jié)知識點(diǎn)一知識點(diǎn)二考向二第二章考向一考向三知識點(diǎn)三隨堂基礎(chǔ)鞏固課時跟蹤訓(xùn)練 1 汽車通過拱形橋的運(yùn)動可看做汽車通過拱形橋的運(yùn)動可看做 豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動，在拱豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動，在拱 形橋的最高點(diǎn)，汽車對橋的壓形橋的最高點(diǎn)，汽車對橋的壓 力小于汽車的重力。力小于汽車的重力。 2旋轉(zhuǎn)秋千、火車轉(zhuǎn)彎、鳥或飛旋轉(zhuǎn)秋千、火車轉(zhuǎn)彎、鳥或飛 機(jī)盤旋均可看做在水平面上的勻速圓周運(yùn)動，其豎直機(jī)盤旋均可看做在水平面上的勻速圓周運(yùn)動，其豎直 方向合力為零，水平方向合力提供向心力。方向合力為零，水平方向合力提供向心力。3當(dāng)合外力提供的向心力消失或不足時，物體將沿圓周當(dāng)合外

2、力提供的向心力消失或不足時，物體將沿圓周運(yùn)動的切線方向飛出或遠(yuǎn)離圓心而去做離心運(yùn)動。運(yùn)動的切線方向飛出或遠(yuǎn)離圓心而去做離心運(yùn)動。 自學(xué)教材自學(xué)教材 1向心力來源向心力來源 汽車在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，在最高點(diǎn)，重力與橋汽車在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，在最高點(diǎn)，重力與橋面面 的合力提供向心力，方向的合力提供向心力，方向 。支持力支持力豎直向下豎直向下mgN小于小于圖圖231 重點(diǎn)詮釋重點(diǎn)詮釋1汽車過橋的兩種情況對比汽車過橋的兩種情況對比圖圖232 (2)輕桿模型：輕桿模型： 如圖如圖233所示，在細(xì)輕桿上所示，在細(xì)輕桿上固定的小球或在管形軌道內(nèi)運(yùn)動的固定的小球或在管形軌道內(nèi)運(yùn)動的小球，由于桿和管能對

3、小球產(chǎn)生向上小球，由于桿和管能對小球產(chǎn)生向上的支持力，所以小球能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動的條件是的支持力，所以小球能在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動的條件是在最高點(diǎn)的速度大于或等于零，小球的受力情況為：在最高點(diǎn)的速度大于或等于零，小球的受力情況為：圖圖2331一輛滿載的卡車在起伏的公路上勻一輛滿載的卡車在起伏的公路上勻速行駛，如圖速行駛，如圖234所示，由于所示，由于輪胎過熱，容易爆胎。爆胎可能性最大的地段是輪胎過熱，容易爆胎。爆胎可能性最大的地段是()AA處處BB處處CC處處 DD處處圖圖234答案：答案：D 自學(xué)教材自學(xué)教材 1“旋轉(zhuǎn)秋千旋轉(zhuǎn)秋千”“旋轉(zhuǎn)秋千旋轉(zhuǎn)秋千”運(yùn)動可簡化為圓錐擺模型，如運(yùn)動可簡

4、化為圓錐擺模型，如圖圖235所示。所示。(1)向心力來源：向心力來源： 物體做勻速圓周運(yùn)動的向心力是由物體所受的重力和懸物體做勻速圓周運(yùn)動的向心力是由物體所受的重力和懸線對它的線對它的 的合力提供。的合力提供。圖圖235拉力拉力mgtan lsin 越大越大2火車轉(zhuǎn)彎火車轉(zhuǎn)彎(1)火車輪緣結(jié)構(gòu)：火車輪緣結(jié)構(gòu)： 如圖如圖236所示，火車的車輪有凸出所示，火車的車輪有凸出的輪緣，且火車在軌道上運(yùn)行時，車輪上的輪緣，且火車在軌道上運(yùn)行時，車輪上有凸出輪緣的一邊在兩軌道內(nèi)側(cè)，這種結(jié)有凸出輪緣的一邊在兩軌道內(nèi)側(cè)，這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要是限制火車運(yùn)行的軌跡，防構(gòu)特點(diǎn)，主要是限制火車運(yùn)行的軌跡，防止脫軌。止脫軌

5、。 (2)向心力的來源：向心力的來源： 如果轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高，外側(cè)車輪的如果轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高，外側(cè)車輪的 擠壓外軌，使擠壓外軌，使外軌發(fā)生形變，外軌對外軌發(fā)生形變，外軌對 提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力。提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力。圖圖236輪緣輪緣輪緣的彈力輪緣的彈力 火車質(zhì)量大，若僅靠這種方法得到向心力，則火車質(zhì)量大，若僅靠這種方法得到向心力，則輪緣輪緣與與外軌間的作用力很大，鐵軌容易損壞，造成火車傾覆。但外軌間的作用力很大，鐵軌容易損壞，造成火車傾覆。但如果在鐵軌轉(zhuǎn)彎處，讓外軌高于內(nèi)軌，如圖如果在鐵軌轉(zhuǎn)彎處，讓外軌高于內(nèi)軌，如圖237(a)、(b)所示，轉(zhuǎn)彎時所需的向心力由火車所受的重力和軌道對火所

6、示，轉(zhuǎn)彎時所需的向心力由火車所受的重力和軌道對火車支持力的合力提供。車支持力的合力提供。圖圖237重點(diǎn)詮釋重點(diǎn)詮釋 1求解圓周運(yùn)動問題的一般步驟求解圓周運(yùn)動問題的一般步驟 (1)明確研究對象，即明確所研究的是哪一個做圓周運(yùn)動的明確研究對象，即明確所研究的是哪一個做圓周運(yùn)動的物體。物體。 (2)確定物體做圓周運(yùn)動的軌道平面，并找出圓心和半徑。確定物體做圓周運(yùn)動的軌道平面，并找出圓心和半徑。 (3)確定研究對象在某個位置所處的狀態(tài)，分析物體的受力確定研究對象在某個位置所處的狀態(tài)，分析物體的受力情況，判斷哪些力提供向心力。情況，判斷哪些力提供向心力。 (4)根據(jù)向心力公式列方程求解。根據(jù)向心力公式列

7、方程求解。 2火車轉(zhuǎn)彎問題分析火車轉(zhuǎn)彎問題分析 (1)軌道平面的確定：軌道平面的確定： 雖然外軌高于內(nèi)軌，但整個外軌是等高的，整個內(nèi)軌雖然外軌高于內(nèi)軌，但整個外軌是等高的，整個內(nèi)軌是等高的，因而火車在行駛的過程中，重心的高度不變，是等高的，因而火車在行駛的過程中，重心的高度不變，即火車重心的軌跡在同一水平面內(nèi)。火車做圓周運(yùn)動的平即火車重心的軌跡在同一水平面內(nèi)。火車做圓周運(yùn)動的平面是水平面，而不是斜面，即火車的向心加速度和向心力面是水平面，而不是斜面，即火車的向心加速度和向心力均是沿水平面而指向圓心。均是沿水平面而指向圓心。圖圖238 (3)當(dāng)火車行駛速度當(dāng)火車行駛速度v與規(guī)定速度與規(guī)定速度v0

8、不相等時，火車所不相等時，火車所需向心力不再僅有重力和彈力的合力提供，此時內(nèi)外軌道需向心力不再僅有重力和彈力的合力提供，此時內(nèi)外軌道對火車輪緣有擠壓作用，具體情況如下：對火車輪緣有擠壓作用，具體情況如下： 當(dāng)火車行駛速度當(dāng)火車行駛速度vv0時，外軌道對輪緣有側(cè)壓力。時，外軌道對輪緣有側(cè)壓力。 當(dāng)火車行駛速度當(dāng)火車行駛速度vv0時，內(nèi)軌道對輪緣有側(cè)壓力。時，內(nèi)軌道對輪緣有側(cè)壓力。答案：答案：B自學(xué)教材自學(xué)教材1定義定義物體沿圓周運(yùn)動的切線方向飛出或物體沿圓周運(yùn)動的切線方向飛出或 而去的運(yùn)動。而去的運(yùn)動。2原因原因合外力提供的向心力合外力提供的向心力 或不足?；虿蛔恪?應(yīng)用應(yīng)用(1)離心機(jī)械：利用

9、離心機(jī)械：利用 運(yùn)動的機(jī)械。運(yùn)動的機(jī)械。(2)應(yīng)用：洗衣機(jī)的脫水筒；科研生產(chǎn)中的離心機(jī)。應(yīng)用：洗衣機(jī)的脫水筒；科研生產(chǎn)中的離心機(jī)。遠(yuǎn)離圓心遠(yuǎn)離圓心消失消失離心離心重點(diǎn)詮釋重點(diǎn)詮釋 1離心運(yùn)動的實(shí)質(zhì)離心運(yùn)動的實(shí)質(zhì) 離心運(yùn)動是物體逐漸遠(yuǎn)離圓心的一種物理現(xiàn)象，它離心運(yùn)動是物體逐漸遠(yuǎn)離圓心的一種物理現(xiàn)象，它的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn)。做圓周運(yùn)動的物體，總是有的本質(zhì)是物體慣性的表現(xiàn)。做圓周運(yùn)動的物體，總是有沿著圓周切線方向飛出去的趨向，之所以沒有飛出去，沿著圓周切線方向飛出去的趨向，之所以沒有飛出去，是因?yàn)槭艿较蛐牧ψ饔玫木壒省哪撤N意義上說，向心是因?yàn)槭艿较蛐牧ψ饔玫木壒?。從某種意義上說，向心力的作用是不

10、斷地把物體從圓周運(yùn)動的切線方向拉到圓力的作用是不斷地把物體從圓周運(yùn)動的切線方向拉到圓周上來。一旦作為向心力的合外力突然消失，物體就會周上來。一旦作為向心力的合外力突然消失，物體就會沿切線方向飛出去。沿切線方向飛出去。 2離心運(yùn)動的受力特點(diǎn)離心運(yùn)動的受力特點(diǎn) 物體做離心運(yùn)動并不是物體受到離心力作用，而物體做離心運(yùn)動并不是物體受到離心力作用，而是由于合外力不能提供足夠的向心力。所謂是由于合外力不能提供足夠的向心力。所謂“離心力離心力”實(shí)際并不存在。實(shí)際并不存在。圖圖2393.如圖如圖2310所示，光滑的水平面上，小球所示，光滑的水平面上，小球m在拉力在拉力F作用下做勻速圓周運(yùn)動，若小球作用下做勻速

11、圓周運(yùn)動，若小球到達(dá)到達(dá)P點(diǎn)時點(diǎn)時F突然發(fā)生變化，下列關(guān)于小球突然發(fā)生變化，下列關(guān)于小球運(yùn)動的說法正確的是運(yùn)動的說法正確的是()AF突然消失，小球?qū)⒀剀壽E突然消失，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動做離心運(yùn)動BF突然變小，小球?qū)⒀剀壽E突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPa做離心運(yùn)動做離心運(yùn)動CF突然變大，小球?qū)⒀剀壽E突然變大，小球?qū)⒀剀壽EPb做離心運(yùn)動做離心運(yùn)動DF突然變小，小球?qū)⒀剀壽E突然變小，小球?qū)⒀剀壽EPc逐漸靠近圓心逐漸靠近圓心圖圖2310解析：解析：若若F突然消失，小球所受合外力突變?yōu)橥蝗幌?，小球所受合外力突變?yōu)?，將沿切，將沿切線方向勻速飛出，線方向勻速飛出，A正確。若正確。若F突然變小不足以提供所

12、需突然變小不足以提供所需向心力，小球?qū)⒆鲋饾u遠(yuǎn)離圓心的離心運(yùn)動，向心力，小球?qū)⒆鲋饾u遠(yuǎn)離圓心的離心運(yùn)動，B、D錯誤。錯誤。若若F突然變大，超過了所需向心力，小球?qū)⒆鲋饾u靠近突然變大，超過了所需向心力，小球?qū)⒆鲋饾u靠近圓心的運(yùn)動，圓心的運(yùn)動，C錯誤。錯誤。答案：答案：A 例例1有一列重為有一列重為1 00 t的火車，以的火車，以72 km/h的速率勻的速率勻速通過一個內(nèi)外軌一樣高的彎道，軌道半徑為速通過一個內(nèi)外軌一樣高的彎道，軌道半徑為400 m。(g取取10 m/s2) (1)試計(jì)算鐵軌受到的側(cè)壓力；試計(jì)算鐵軌受到的側(cè)壓力； (2)若要使火車以此速率通過彎道，且使鐵軌受到的側(cè)若要使火車以此速率

13、通過彎道，且使鐵軌受到的側(cè)壓力為零，我們可以適當(dāng)傾斜路基，試計(jì)算路基傾斜角度壓力為零，我們可以適當(dāng)傾斜路基，試計(jì)算路基傾斜角度的正切值。的正切值。 思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥解答本題時應(yīng)注意以下兩個方面：解答本題時應(yīng)注意以下兩個方面： (1)內(nèi)外軌一樣高時，外軌對輪緣的側(cè)壓力提供火車轉(zhuǎn)內(nèi)外軌一樣高時，外軌對輪緣的側(cè)壓力提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力。彎的向心力。 (2)火車通過彎道所受側(cè)向壓力為零時，重力和鐵軌對火車通過彎道所受側(cè)向壓力為零時，重力和鐵軌對火車的支持力的合力提供火車轉(zhuǎn)彎的向心力?；疖嚨闹С至Φ暮狭μ峁┗疖囖D(zhuǎn)彎的向心力。答案答案(1)105 N(2)0.1 借題發(fā)揮借題發(fā)揮 解決此類問題時，首先要明

14、確火車轉(zhuǎn)彎做的是圓周解決此類問題時，首先要明確火車轉(zhuǎn)彎做的是圓周運(yùn)動，其次要找準(zhǔn)圓周運(yùn)動的平面及圓心位置，理解向運(yùn)動，其次要找準(zhǔn)圓周運(yùn)動的平面及圓心位置，理解向心力的來源是物體所受的合外力。心力的來源是物體所受的合外力。1鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑鐵路轉(zhuǎn)彎處的彎道半徑r是由地形決定的。彎道處要求是由地形決定的。彎道處要求外軌比內(nèi)軌高，其內(nèi)外軌高度差外軌比內(nèi)軌高，其內(nèi)外軌高度差h的設(shè)計(jì)不僅與的設(shè)計(jì)不僅與r有關(guān)，有關(guān)，還與火車在彎道上的行駛速率還與火車在彎道上的行駛速率v有關(guān)。下列說法正確的有關(guān)。下列說法正確的是是()Av一定時，一定時，r越小，要求越小，要求h越大越大Bv一定時，一定時，r越大，要求越

15、大，要求h越大越大Cr一定時，一定時，v越小，要求越小，要求h越大越大Dr一定時，一定時，v越大，要求越大，要求h越大越大答案：答案：AD 例例2下列關(guān)于離心現(xiàn)象的說法中正確的是下列關(guān)于離心現(xiàn)象的說法中正確的是 () A當(dāng)物體所受的離心力大于向心力時產(chǎn)生離心現(xiàn)象當(dāng)物體所受的離心力大于向心力時產(chǎn)生離心現(xiàn)象 B做勻速圓周運(yùn)動的物體，當(dāng)它所受的一切力都消做勻速圓周運(yùn)動的物體，當(dāng)它所受的一切力都消失時，它將做背離圓心的圓周運(yùn)動失時，它將做背離圓心的圓周運(yùn)動 C做勻速圓周運(yùn)動的物體，當(dāng)它所受的一切力都消做勻速圓周運(yùn)動的物體，當(dāng)它所受的一切力都消失時，它將沿切線做直線運(yùn)動失時，它將沿切線做直線運(yùn)動 D做勻

16、速圓周運(yùn)動的物體，當(dāng)它所受的一切力都突做勻速圓周運(yùn)動的物體，當(dāng)它所受的一切力都突然消失時，它將做曲線運(yùn)動然消失時，它將做曲線運(yùn)動 思路點(diǎn)撥思路點(diǎn)撥解答本題時應(yīng)注意以下兩個方面：解答本題時應(yīng)注意以下兩個方面： (1)物體做離心運(yùn)動的條件；物體做離心運(yùn)動的條件； (2)做勻速圓周運(yùn)動的物體，向心力突然消失時的運(yùn)動方向。做勻速圓周運(yùn)動的物體，向心力突然消失時的運(yùn)動方向。 解析解析向心力是根據(jù)效果命名的，做勻速圓周運(yùn)動的物體向心力是根據(jù)效果命名的，做勻速圓周運(yùn)動的物體所需要的向心力，是它所受的某個力或幾個力的合力提供的，因所需要的向心力，是它所受的某個力或幾個力的合力提供的，因此，它并不受向心力和離心

17、力的作用。它之所以產(chǎn)生離心現(xiàn)象是此，它并不受向心力和離心力的作用。它之所以產(chǎn)生離心現(xiàn)象是由于由于F合合F向向m2r，故，故A錯。物體做勻速圓周運(yùn)動時，若它所受錯。物體做勻速圓周運(yùn)動時，若它所受到的力都突然消失，根據(jù)牛頓第一定律，它從這時起做勻速直線到的力都突然消失，根據(jù)牛頓第一定律，它從這時起做勻速直線運(yùn)動，故運(yùn)動，故C正確，正確，B、D錯。錯。 答案答案C借題發(fā)揮借題發(fā)揮(1)物體提供的力不足以提供向心力時做離心運(yùn)動。物體提供的力不足以提供向心力時做離心運(yùn)動。(2)離心后物體可以做直線運(yùn)動，也可以做曲線運(yùn)動。離心后物體可以做直線運(yùn)動，也可以做曲線運(yùn)動。2下列有關(guān)洗衣機(jī)中脫水筒的脫水原理的說法

18、正確的是下列有關(guān)洗衣機(jī)中脫水筒的脫水原理的說法正確的是()A水滴受離心力作用而背離圓心方向甩出水滴受離心力作用而背離圓心方向甩出B水滴受到向心力，由于慣性沿切線方向甩出水滴受到向心力，由于慣性沿切線方向甩出C水滴受到的離心力大于它受到的向心力，而沿切水滴受到的離心力大于它受到的向心力，而沿切線方向甩出線方向甩出D水滴與衣服間的附著力小于它所需要的向心力，水滴與衣服間的附著力小于它所需要的向心力，于是水滴沿切線方向甩出于是水滴沿切線方向甩出解析：解析：根據(jù)離心運(yùn)動的特點(diǎn)知，水滴的離心現(xiàn)象是由于根據(jù)離心運(yùn)動的特點(diǎn)知，水滴的離心現(xiàn)象是由于水滴與衣服間的附著力小于水滴運(yùn)動所需要的向心力，水滴與衣服間的

19、附著力小于水滴運(yùn)動所需要的向心力，即提供的向心力不足，所以水滴沿切線方向甩出，正確即提供的向心力不足，所以水滴沿切線方向甩出，正確選項(xiàng)為選項(xiàng)為D。答案：答案：D 例例3如圖如圖2311所示，質(zhì)量為所示，質(zhì)量為m的的小球置于正方體的光滑盒子中，盒子的邊長小球置于正方體的光滑盒子中，盒子的邊長略大于球的直徑。某同學(xué)拿著該盒子在豎直略大于球的直徑。某同學(xué)拿著該盒子在豎直平面內(nèi)做半徑為平面內(nèi)做半徑為R的勻速圓周運(yùn)動，已知重力加速度為的勻速圓周運(yùn)動，已知重力加速度為g，空氣阻力不計(jì)，問：空氣阻力不計(jì)，問： (1)要使盒子在最高點(diǎn)時盒子與小球之間恰好無作用力，要使盒子在最高點(diǎn)時盒子與小球之間恰好無作用力，

20、則該盒子做勻速圓周運(yùn)動的周期為多少？則該盒子做勻速圓周運(yùn)動的周期為多少？ 圖圖2311 由以上三式得由以上三式得a4g， 設(shè)小球受盒子右側(cè)面的作用力為設(shè)小球受盒子右側(cè)面的作用力為F，受上側(cè)面的作，受上側(cè)面的作用力為用力為N，根據(jù)牛頓運(yùn)動定律知，根據(jù)牛頓運(yùn)動定律知 在水平方向上有在水平方向上有Fma4mg， 在豎直方向上有在豎直方向上有Nmg0，即，即Nmg， F為正值，為正值，N為負(fù)值，所以小球?qū)凶拥挠覀?cè)面和下為負(fù)值，所以小球?qū)凶拥挠覀?cè)面和下側(cè)面有作用力，大小分別為側(cè)面有作用力，大小分別為4mg和和mg。 借題發(fā)揮借題發(fā)揮 (1)解決豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動問題時，要注意區(qū)別解決豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動問題時，要注意區(qū)別“輕繩模型輕繩模型”和和“輕桿模型輕桿模型”。 (2)物體沿半徑指向圓心的合外力一定提供向心力，物體沿半徑指向圓心的合外力一定提供向心力，無論物體做勻速圓周運(yùn)動還是非勻速圓周運(yùn)動。無論物體做勻速圓周運(yùn)動還是非勻速圓周運(yùn)動。答案：答案：下底面下底面5mg