向心力2常见圆周运动现象分析教学课件

1、向心力()常见圆周运动现象分析第1页，共20页。A光滑水平面上一质量m=1Kg的小球被一长L=1m的绳拴住做匀速圆周运动，=2rad/s，则绳中张力多大？若绳能承受的最大拉力为16N，则小球运动最大线速度是多大？1. 随转盘转动的物体【例1】第2页，共20页。CM某滑块静止在粗糙的转盘上，滑块与转盘间最大静摩擦力为重力的0.8倍，滑块离转轴的距离d =2m,则转盘的最大转动角速度为多大？【例2】第3页，共20页。解：（1）受力示意图如图所示。（2）物体所需向心力由静摩擦力提供。根据牛顿第二定律讨论：逐渐增大转动角速度会出现什么现象？为什么？GNfr【例3】如图所示是一个水平转盘的示意图，盘上距

2、转轴为r处，有一质量为m的小物体随盘做匀速圆周运动。 （1）若物体在转盘上无滑动，请画出小物体的受力示意图。（2）若物体和转盘之间的最大静摩擦力为 fm，问圆盘转动的角速度不能超过多少物体才不会滑出？解得第4页，共20页。2. 汽车转弯问题水平路面转弯 如果转弯时速度过大，所需向心力F就增大，当 F大于最大静摩擦力 f max时，汽车将做离心运动而造成交通事故。因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度。【讨论】为什么在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度?汽车转弯时所需向心力由静摩擦力 f 提供第5页，共20页。 车受重力mg及路面的弹力N的合力F水平并指向圆周弯道的圆心，充当向心

3、力，由图可知: 依据牛顿第二定律有 2. 汽车转弯问题倾斜路面转弯第6页，共20页。GNF第7页，共20页。3. 汽车过拱桥问题NGNG当可见v，N，N=0（临界速度）支持力N和重力G的合力 提供向心力vv（超重）（失重）第8页，共20页。例题、质量为1.5104kg的汽车,以不变的速率,先后驶过凹形路面和凸形路面,路面的曲率半径为15m,如果路面所能承受的压力不得超过2105N,汽车允许的最大速率为多少?汽车若以此速率经过路面时,对路面的最小压力为多大?(g取10m/s2)解:当汽车驶过凹形路面时，汽车受力如图，在垂直接触面：由重力和支持力的合力提供汽车做圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律：

4、设汽车允许的最大速率为，当汽车对地面的压力为105N时，速率最大：NGv第9页，共20页。当汽车以V=7.1m/s的速度通过凸形路面时,对地面的压力为:NGv由 根据牛顿第三定律,求出汽车对地面的压力为1.0105N第10页，共20页。比较三种桥面受力的情况FN = GGFNGGFNFN第11页，共20页。 思考与讨论： 地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力为零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？此时:第12页，共20页。4.荡秋千、过山车、 水流星模型最低点重力G和拉力T的合力F 提供向心力最高点最小速度物体离开圆

5、面做曲线运动OTmgmgTvv第13页，共20页。 例题：绳系着装有水的小木桶，在竖直平面内作圆周运动，水的质量m.5kg,绳长60cm， (g取10m/s2) 求（）.桶在最高点而使水不流出的最小速率 （）.水在最高点速率m/s时，水对桶底的压力 解:当小木桶在最高点时,水受重力、桶底的压力，由它们的合力提供水做圆周运动的向心力，当木桶在最高点的速率最小，即向心力只由重力提供，所以： 当水在最高点速率V=3m/s时，水对桶底的压力为N，桶底对水的支持力为N1 由牛顿第二定律：由牛顿第三定律可得到水对桶底的压力为2.5NON1mgmgN2v1v2第14页，共20页。例、长为0.6m的轻杆OA(

6、不计质量),A端插个质量为2.0kg的物体,在竖直平面内绕O点做圆周运动,当球达到最高点的速度分别为3m/s, m/s,2m/s时,求杆对球的作用力各为多少?OA巩固应用第15页，共20页。例题、小球做圆锥摆时细绳长L，与竖直方向成角，求小球做匀速圆周运动的角速度。小球受力：竖直向下的重力G沿绳方向的拉力T小球的向心力：由T和G的合力提供解：小球做圆周运动的半径由牛顿第二定律：即：5. 圆 锥 摆TGOFl第16页，共20页。EM如图，在小球稳定转动过程中， =370，绳长L=2m，则小球在这样的状态下转动的线速度是多大？第17页，共20页。（1）明确对象。确定它在哪个平面内做圆周运动，找到圆心和半径 r。（2）受力分析。确定研究对象在某个位置所处的状态，进行受力分析，分析哪些力提供了向心力。（3）列方程。取指向圆心方向为正方向，根据向心力公式列出方程。注意：对于匀速圆周运动，F向就是物体所受的合外力F合(4）解方程。对结果进行必要的讨论。第18页，共20页。离心现象及其应用离心抛掷离心脱水离心分离离心甩干第19页，共20页。 例题:离心分离器是利用离心运动分离不同密度物质的一种仪器,当它高速旋转时,密度较大的物质便会集中到容器的最外侧. 试解释其中的道理? 答案