1、2.32.3圆周运动的案例分析圆周运动的案例分析澄合矿务局高级中学澄合矿务局高级中学 高朝妮高朝妮1ppt课件 1.理解向心力的来源，并能对具体实例进行理解向心力的来源，并能对具体实例进行分析和计算分析和计算 2掌握牛顿第二定律在圆周运动中的应用掌握牛顿第二定律在圆周运动中的应用 3通过具体分析生活中的圆周运动问题，掌通过具体分析生活中的圆周运动问题，掌握处理这类问题的思路和方法握处理这类问题的思路和方法教学教学目标目标2ppt课件一、向心力的求解公式有哪几个？一、向心力的求解公式有哪几个？二、向心力的方向：向心力的方向总是指向二、向心力的方向：向心力的方向总是指向_，与线速度方向，与线速度方
2、向_，所以只改变速度的所以只改变速度的_，不改变速度的，不改变速度的_。三、向心力来源：分析和解决圆周运动问题的关键是弄清楚向心力的来源。三、向心力来源：分析和解决圆周运动问题的关键是弄清楚向心力的来源。a:a:向心力是按作用效果命名的力；（效果力）向心力是按作用效果命名的力；（效果力）b b：一个力一个力、一个力的分力一个力的分力、或、或几个力的合力几个力的合力都可以提供向心力。都可以提供向心力。C C:不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到物体的作用力以外，还要另外不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到物体的作用力以外，还要另外受到向心力作用。受到向心力作用。Fn=man=mv2/r=mrw2
3、=圆心圆心垂直垂直 复习复习回顾回顾方向方向大小大小3ppt课件 一一、分析游乐场中的圆周运动分析游乐场中的圆周运动 在游乐场，我们乘坐过山车时，常常会被吓得高声尖叫，心惊胆在游乐场，我们乘坐过山车时，常常会被吓得高声尖叫，心惊胆战，过山车能从高高的圆形轨道顶部轰然而过，车与人却不掉下来，战，过山车能从高高的圆形轨道顶部轰然而过，车与人却不掉下来，这是为什么呢？这是为什么呢？问题设计问题设计教授教授新知新知4ppt课件mgN 用如图所示装置模拟过山车游戏,根据生活经验可知当小球速度较大时，小球能通过最高点，当小球速度较小时，小球不能通过最高点，阅读课本32页，思考下列问题。分析其中原因。（1）
4、假设物体（车和人整体）以某速度通过最高点，需要的向心力大小取决于什么？（2）通过轨道顶端什么力给它提供向心力？通过时速度大小不同，受力有怎样可能的情况？（3）物体能沿圆周通过最高点，在最高点的速度要满足什么条件？阅读阅读思考思考5ppt课件一一、分析游乐场中的圆周运动分析游乐场中的圆周运动游乐场中的过山车能从高高的圆形轨道顶部轰然而过，车与人却掉不游乐场中的过山车能从高高的圆形轨道顶部轰然而过，车与人却掉不下来，这是为什么呢？下来，这是为什么呢？问题设计问题设计提示：提示：当过山车在竖直面内做圆周当过山车在竖直面内做圆周运动到达运动到达最高点最高点时，当所需要的向心时，当所需要的向心力大于或等
5、于车的重力时，车与人就力大于或等于车的重力时，车与人就不会掉下来不会掉下来此时重力只改变过山车此时重力只改变过山车的速度方向，不会使车掉下来。的速度方向，不会使车掉下来。为了乘客的安全，过山车会镶嵌在轨道的槽内，同时乘客束缚上安全带。6ppt课件 竖直面内的竖直面内的“轻绳模型轻绳模型”的临界问题的临界问题(1)绳绳(内轨道内轨道)施力特点：只能施加向下的拉力施力特点：只能施加向下的拉力(或压力或压力)(2)在最高点的动力学方程在最高点的动力学方程 2 TmgmRv(3)在最高点的临界条件在最高点的临界条件T0，此时，此时mgm ，则，则v .2RvgRv 时，拉力或压力为时，拉力或压力为 g
6、R v 时，小球受向时，小球受向 的拉力或压力的拉力或压力gR v 时，小球时，小球 (填填“能能”或或“不能不能”)达到最高达到最高点即轻绳的临界速度为点即轻绳的临界速度为 .gR零零下下不能不能gR临v模型模型总结总结7ppt课件 用细绳栓着质量为用细绳栓着质量为m的物体的物体,在竖直平面内做圆周运动在竖直平面内做圆周运动,则下列说法正确的是则下列说法正确的是:A、小球过最高点时、小球过最高点时,绳子的张力可以为零；绳子的张力可以为零；B、小球过最高点时的最小速度为零、小球过最高点时的最小速度为零 C、小球刚好过最高点时的速度是、小球刚好过最高点时的速度是 D、小球过最高点时、小球过最高点
7、时,绳子对小球的作用力可以与球所受的绳子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反重力方向相反gr巩固巩固训练训练1 1AC8ppt课件 运用向心力公式解题的步骤：运用向心力公式解题的步骤：（4）解解方程，对方程，对结果进行结果进行必要的讨必要的讨论。论。（1）明）明确研究对确研究对象，象，确定确定它在哪个它在哪个平面内做平面内做圆周运动圆周运动，找到圆，找到圆心和半径心和半径。（2）确定确定研究对象在研究对象在某个位置所某个位置所处的状态，处的状态，进行具体的进行具体的受力分析，受力分析，分析是哪些分析是哪些力提供了向力提供了向心力。心力。（3）建立建立以向心方向以向心方向为正方向的为正方向的
8、坐标，据向坐标，据向心力公式列心力公式列方程。方程。方法方法总结总结9ppt课件二、研究运动物体转弯时的向心力二、研究运动物体转弯时的向心力 生活中经常遇到运动物体转弯的问生活中经常遇到运动物体转弯的问题，如田径，题，如田径，滑冰运动员滑冰运动员在弯道处的在弯道处的转弯转弯，自行车，摩托车，汽车，火车自行车，摩托车，汽车，火车也不时的需要也不时的需要转弯转弯。许多物体在转弯。许多物体在转弯时所做的运动，都可以看成一种时所做的运动，都可以看成一种局部局部的圆周运动的圆周运动那么做这种圆周运动的向那么做这种圆周运动的向心力是从哪里获得呢？心力是从哪里获得呢？生活实例生活实例需要向需要向心力心力10
9、ppt课件二、研究运动物体转弯时的向心力二、研究运动物体转弯时的向心力 经验告诉我们，摩托车、滑冰运动员、经验告诉我们，摩托车、滑冰运动员、自行车转弯时，车与人会自行车转弯时，车与人会向弯道的向弯道的内侧内侧倾斜，你知道其中的原因吗？自行车与竖直方向夹角与倾斜，你知道其中的原因吗？自行车与竖直方向夹角与什么因素有关？什么因素有关？问题设计问题设计1 1：自行车转弯问题：自行车转弯问题mgNF合合提供提供向心力向心力答案：答案：以人和车整体为研究对象，重以人和车整体为研究对象，重力与力与地面对车的作用力地面对车的作用力的合力提供向的合力提供向心力，有心力，有mgtan=得得tan=v2/Rg2R
10、mv解题步骤：研究对象解题步骤：研究对象-受力分析受力分析-列方程列方程-求解求解11ppt课件二、研究运动物体转弯时的向心力二、研究运动物体转弯时的向心力 观察图分析汽车在平直路面上转弯时，是怎样获得向心力的观察图分析汽车在平直路面上转弯时，是怎样获得向心力的？问题设计问题设计2 2：汽车转弯问题：汽车转弯问题，地面，地面的的 提供提供向心力，向心力，其表达式其表达式为为_ .由于地面的静摩擦力不能大于最大静摩由于地面的静摩擦力不能大于最大静摩擦力，因此汽车在转弯处的速度不能擦力，因此汽车在转弯处的速度不能大于大于 .mgF摩摩提供提供向心力向心力静摩擦力静摩擦力Ff2RmvgRN解题步骤：
11、研究对象解题步骤：研究对象-受力分析受力分析-列方程列方程-求解求解12ppt课件巩固巩固训练训练2 2解析：设最大静摩擦力为解析：设最大静摩擦力为Fm,则有则有Fm=，当速度加倍时，半，当速度加倍时，半径变为原来的径变为原来的4倍。所以倍。所以D正确正确。2Rmv 汽车在水平地面上转弯时，地面的摩擦力达到最大，当汽车速度增为原来的2倍时，则汽车拐弯的半径必须（）A.减为原来的1/2。B.减为原来的1/4。C.增为原来的2倍。D.增为原来的2倍。D13ppt课件二、研究运动物体转弯时的向心力二、研究运动物体转弯时的向心力 观察图了解并分析火车转弯时是怎么获得向心力的？观察图了解并分析火车转弯时
12、是怎么获得向心力的？问题设计问题设计3 3：火车转弯问题：火车转弯问题14ppt课件为了使铁轨不容易损坏，在转弯处使外轨略高于为了使铁轨不容易损坏，在转弯处使外轨略高于内轨，受力分析如下，重力和支持力的合力提供内轨，受力分析如下，重力和支持力的合力提供了向心力；这样，外轨就不受轮缘的挤压了。了向心力；这样，外轨就不受轮缘的挤压了。15ppt课件巩固巩固训练训练3 316ppt课件 游客乘坐过山车，在轨道最低点处获得向心加速度达到20m/s2，g取10m/s2，那么此位置对游客的作用力相当于游客重力（）倍倍倍倍案例案例1 1 解析：以游客为研究对象受力分析得游客受重力和支持力，由牛顿第二定律得：
13、mg=ma,所以N=3mg解题步骤：研究对象解题步骤：研究对象-受力分析受力分析-列方程列方程-求解求解17ppt课件 一辆汽车一辆汽车m=2.0103kg在水平公路上行驶，经过半径在水平公路上行驶，经过半径r=50m的弯路时，如果车速度的弯路时，如果车速度v=72km/h，这辆汽车会不会，这辆汽车会不会发生事故？已知轮胎与路面间的最大静摩擦力发生事故？已知轮胎与路面间的最大静摩擦力fm=1.4104N。解：这辆解：这辆汽车汽车经过弯路时所需向心力经过弯路时所需向心力NNrvmF4232106.15020102向心力据题意，最大静摩擦力只据题意，最大静摩擦力只为为1.4104N，所以汽车会，所
14、以汽车会发生事故发生事故案例案例2 218ppt课件 “水流星水流星”模型模型 杂技演员表演杂技演员表演“水流星水流星”节目，我们发节目，我们发现不管演员怎样抡，水都不会从杯里洒出，现不管演员怎样抡，水都不会从杯里洒出，甚至杯子在竖直面内运动到最高点时，已经甚至杯子在竖直面内运动到最高点时，已经杯口朝下，水也不会从杯子里洒出。这是为杯口朝下，水也不会从杯子里洒出。这是为什么？什么？解析：取杯中的水为解析：取杯中的水为研究对象研究对象:杯中的水是在杯中的水是在竖直平面内竖直平面内作圆周运动作圆周运动 在最高点时受到两个力的作用：在最高点时受到两个力的作用：重力和杯重力和杯底对水的弹力底对水的弹力 有有:N+mg=mv2/r案例案例3 319ppt课件课堂课堂总结总结方法总结：运用向心力公式解题的步骤，方法总结：运用向心力公式解题的步骤，确定确定研究对象研究对象-受力分析受力分析-列方程列方程-求解求解20ppt课件21ppt课件
