(公开课)§4-圆周运动动力学问题及实例分析.ppt

§4:圆周运动动力学问题及实例分析厦门市大同中学高三物理备课组制作

1、向心力及来源〔1〕向心力是按命名的力，其动力学效果在于产生向心加速度，方向指向圆心,它只改变线速度方向，不会改变线速度的大小，不做功。它可以是作圆周运动的物体受到的某一个力或是几个力的合力，或者是某一个力的分力。效果Trmrr22224m=vm=F向πω=表达式：〔2〕分析向心力来源的步骤是：首先确定研究对象运动的轨道平面和圆心的位置，然后分析圆周运动物体所受的力,作出受力图,最后找出充当向心力的力。【知识梳理双基再现】

2、动力学特征及应用方向：指向圆心，时刻在变化。且有：【知识梳理双基再现】〔1〕物体做匀速圆周运动时，圆周运动的向心力是由提供合力〔2〕物体做变速圆周运动时，只需将物体受到的力沿半径方向和垂直于半径方向进行正交分解，然后，沿半径方向的合力就提供向心力。沿切线方向的合力那么用于改变线速度的大小。

【小试身手轻松过关】1、如下图，小物体A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，那么A的受力情况是：()A．受重力、支持力和指向圆心的摩擦力B．受重力、支持力C．受重力、支持力、向心力、摩擦力D．以上均不正确OAmgNfA

2、以下物体做匀速圆周运动时，向心力分别有什么力提供？rvOTmg【小试身手轻松过关】

考点1:水平面内的匀速圆周运动1.m、R、ω，物体相对圆盘静止，〔1〕求物体摩擦力大小〔2〕圆盘转速增加，摩擦力如何变化〔3〕当摩擦力到达最大静摩擦时，转速继续增加，物体运动状态有何改变？mgNf解:(1)摩擦力提供向心力，受力如图(2)摩擦力增大，直至到达最大静摩擦力(3)摩擦力缺乏以提供向心力,物体将做离心运动.【合作探究交流展示】

考点1：水平面内的圆周运动

【合作探究交流展示】铁路的弯道火车车轮的构造火车车轮有突出的轮缘

FNFG铁路的弯道(1)内外轨道一样高时转弯火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力.外轨对轮缘的弹力F提供向心力F=F向由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的,且由于火车质量很大,故轮缘和外轨间的相互作用力很大,易损坏铁轨.怎么办?【合作探究交流展示】考点1：水平面内的圆周运动

铁路的弯道(2)外轨高内轨低时转弯h、r越大,火车转弯越平安GFnNhLθθ此为火车转变时的平安速度r思考:(1)如果v行驶v平安,情况如何?(2)如果v行驶v平安,情况如何?θ很小时,sinθ=tanθ【合作探究交流展示】考点1：水平面内的圆周运动

rθ圆锥摆3、如下图，一圆锥摆摆长为L，下端拴着质量为m的小球在水平面内作匀速圆周运动，当绳子与竖直方向成θ角时，圆锥摆的角速度是多少？【合作探究交流展示】考点1：水平面内的圆周运动

OmgT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：θL小球做圆周运动的半径由牛顿第二定律：即：F考点1：水平面内的圆周运动

【合作探究交流展示】

典型问题模型1：绳子OV0O受力分析GFT结论：F向心=G+FT=mv2/r临界：F向心=mv02/r≥GV0≥√gR杂技——水流星翻滚过山车实际问题变化模型V0内轨【合作探究交流展示】考点2:竖直平面内的圆周运动——变速竖直圆周运动中的临界问题：

模型2：轻杆OV0受力分析OGFN1结论：F向心=G+FN=mv2/r临界：①拉力V0√gRFN2实际问题变化模型车过拱桥V0内外轨②不受力V0=√gR③支持力V0√gR【合作探究交流展示】考点2:竖直平面内的圆周运动典型问题——变速竖直圆周运动中的临界问题：

球绳模型【举一反三能力拓展】

球杆模型【举一反三能力拓展】

〔1〕明确研究对象；圆周运动解题一般方法：〔2〕确定在哪个平面做圆周运动，找圆心和半径；〔3〕确定研究的位置，受力分析，分析哪些力提供了向心力；〔5〕据牛顿第二定律列方程。小结：〔4〕将物体受到的力沿半径方向和垂直于半径方向进行正交分解，然后，沿半径方向的合力就充当向心力。沿切线方向的合力为零〔匀速圆周运动情况〕或者用于改变线速度的大小〔变速圆周运动情况〕。

ω【迁移运用稳固提高】