6.4生活中的圆周运动（2）-ppt课件（含视频）-（2019）新人教版高中物理高一下学期必修第二册.rar

1 第六章 圆周运动第 4 节生活中的圆周运动2 2 Outline大纲离心运动轻绳模型轻杆模型临界问题课堂小结3 洗衣机的滚筒高速旋转会将衣服上的水甩掉，从而达到甩干衣服的效果；赛车高速转弯时，可能会出现打滑甚至冲出赛道的危险。我们能否从圆周运动的角度解释其中的现象呢？问 题 探 究赛车的转弯滚筒洗衣机4 4 思考思考思考思考做圆周运动的物体受力情况做圆周运动的物体受力情况回顾上节水平面内的圆周运动和竖直面内的圆周运动。OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mg5 探究1 物体做离心运动的条件 做匀速圆周运动的物体受到的合力F=m2r刚好提供向心力。如果突然将F减为零，物体会怎样运动？为什么？如果0Fm2r，物体会怎样运动？为什么？知 能 升 级6 提供物体做圆周运动的力物体做圆周运动所需的力牛顿第二定律F=ma的应用由物体受力情况决定由物体运动情况决定F=“供需”平衡时物体做圆周运动7 “供”“需”是否平衡决定物体做何种运动供提供物体做圆周运动的力需物体做匀速圆周运动所需的力Fn=圆周运动Fn向心运动8 必备知识1 离心运动的条件定义：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。条件：0 F合m2r必 备 知 识1 12 29 【例1】如图所示A，B，C三个物体（可视为质点）放在旋转圆台上，动摩擦因数均为（运动过程中最大静摩擦力等于滑动摩擦力），A质量是2m，B和C质量均为m，A、B离轴距离为R，C离轴距离为2R，当圆台旋转时，以下选项错误的是（） A当圆台转速增大时，B比A先滑动 B当圆台转速增大时，C比B先滑动 C若A，B，C均未滑动，则C的向心加速度最大 D若A，B，C均未滑动，则B的摩擦力最小A【解析】圆台转动时，摩擦力提供向心力，f=m2r，当物体将要滑动时，f=m2r=mg， ，因此A、B同时滑动，C比B先滑动。向心加速度an=2r，因此C的向心加速度最大。f=m2r，可知三个物体均未滑动时，B的摩擦力最小。10 离心抛掷离心脱水离心分离离心甩干l 离心运动的应用11 OF静v转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故.OFv当汽车转弯速度v较大时，所需要的向心力Fn也较大，一旦达到 Fn Fmax，汽车将做离心运动，容易发生危险。 l 离心运动的危害12 13 【例2】如图所示的四种情形中，防止离心现象的是（） A甲图火车转弯时，不得超速通过 B乙图民间艺人在制作棉花糖 C丙图仪器通过高速旋转分离血液成分 D丁图洗衣机甩干时内筒在高速旋转A【解析】A火车转弯时，按规定速度通过是为了防止离心现象，故A正确；B制作“棉花糖”的过程中，糖熔化后被甩出，做离心运动，是应用了离心现象，故B错误；C通过高速旋转分离血液成分，是应用了离心现象，故C错误；D洗衣机脱水利用了水在高速旋转，附着力小于向心力时做离心运动，是应用了离心现象，故D错误。故选A。14 探究2 竖直面内圆周运动轻绳模型 对于物体在竖直平面内做变速圆周运动的问题，中学阶段通常只研究物体通过最高点和最低点的情况。左图是轻绳拉住小球在竖直面内的的圆周运动的情形。当小球通过最高点时，其受力情况如何？如果速度较小，能否过最高点？知 能 升 级15 轻绳模型最高点最低点：mg + FT = FnG当 时，FT = 0当 时，Fn = FT+mg当 时，掉下来FTmg = Fn = ，FT最大FTGFTGFTGFT光滑轨道绳球模型v 可过16 必备知识2 轻绳模型的临界分析小球通过最高点有一临界速度v0，超过该速度才能通过最高点。绳球模型与单轨模型原理相同，最高点约束力向下。必 备 知 识1 12 2小球速度较小时，可能会离开轨道做斜抛运动。3 317 竖直面内圆周运动的临界分析18 【例3】质量m=1kg的小球在长为L=0.5m的细绳作用下，恰能在竖直平面内做圆周运动，细绳能承受的最大拉力Tmax=42N，转轴离地高度h=5m，不计阻力，g=10m/s2。 （1）小球经过最高点的速度是多少？ （2）若小球通过最高点时的速度v=3m/s，求此时绳中的拉力大小； （3）若小球在某次运动到最低点时细绳恰好被拉断，求之后小球的水平射程。 19 【例3】质量m=1kg的小球在长为L=0.5m的细绳作用下，恰能在竖直平面内做圆周运动，细绳能承受的最大拉力Tmax=42N，转轴离地高度h=5m，不计阻力，g=10m/s2。 （1）小球经过最高点的速度是多少？ （2）若小球通过最高点时的速度v=3m/s，求此时绳中的拉力大小； （3）若小球在某次运动到最低点时细绳恰好被拉断，求之后小球的水平射程。 20 左图是轻杆拉住小球在竖直面内的的圆周运动的情形。当小球通过最高点时，其受力情况如何？轻杆对小球的作用力方向如何？如果速度较小，能否过最高点？知 能 升 级探究3 竖直面内圆周运动轻杆模型21 轻杆模型(最高点)v 0 可过当 时，FN = 0，Fn= mgG当 时，Fn = FN拉+mgGFNGFNFNG杆球模型光滑管道当 时， Fn = mgFN支FNG22 必备知识3 轻杆模型的临界分析小球通过最高点的速度最小可以为零，此时杆为支持力。轻杆模型与双轨模型原理相同，最高点约束力可上可下。必 备 知 识1 12 2对于轻杆同样大小的作用力，小球的速度可能出现多解。3 323 【例4】如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置。两个质量均为m的小球a、b以不同的速度进入管内，a通过最高点A时，对管壁上部的压力为3mg，b通过最高点A时，对管壁下部的压力为0.75mg，求a、b两球落地点间的距离。【分析】a通过最高点时，受到重力和上管壁向下的压力，合力为4mg，方向向下；b通过最高点时，受到重力和下管壁向上的支持力，合力为0.25mg，方向向下；根据向心力公式可分别求出两球在最高点的速度。之后根据平抛运动求出两球落地点之间的距离。24 25 26 思维导图27 谢谢谢谢聆聆听听