2021-2022学年教科版高中物理必修二教学课件★★第3节 圆周运动实例分析（竖直）（共18ppt）

(共18张PPT)
§2.3 圆周运动的实例分析
2021-2022学年教科版高中物理必修二教学课件★★
几何分析 目的是确定圆周运动的圆心、半径等
运动分析 目的是确定圆周运动的线速度、角速度、向心加速度等
受力分析 目的是通过力的合成与分解，表示出物体做圆周运动时，外界所提供的向心力
水平圆周运动问题
方法回顾
F压=FN=mg
水平桥
拱形桥
凹形桥
汽车过桥
例1、质量为m的汽车在拱形桥上以速度v行驶，若桥面的圆弧半径为R，试画出受力分析图，分析汽车通过桥的最高点时对桥的压力。
mg
FN
a
由牛顿第三定律得，汽车通过桥的最高点时对桥的压力：
思考：若汽车通过拱桥的速度增大，会出现什么情况？
mg
FN
当FN = 0 时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态.
FN＝0 时，汽车的速度为多大？
思考：质量为m的汽车以速度通过半径为R的半圆形拱形桥最高点后落在何处？
mg
o
R
例2、求质量为m的汽车以速度v通过半径为R的凹形桥最低点时对桥的压力多大？
【解】mg和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：
（ 1 ）由牛顿第三定律可知汽车对桥的压力= N > mg
（２）汽车的速度越大，汽车对桥的压力越大
N
mg
o
R
失重
超重
最高点
最低点
试比较质量为m的汽车，以速度v，通过不同的桥面对桥的压力？
N
mg
N
mg
N
mg
a
a
思考：汽车有无可能做这样的运动？
过山车
水流星
如果可能应满足怎样的条件？
mg
N
水流星
mg
T
解：小球受力如图所示，在最高点:　
解得
1). 小球对绳的拉力随速度的增大而增大；
2). 当时，T＝0, 小球恰能过最高点
　当时，T0
当时，小球不能到达顶点
例3、质量为m的小球,用长为L的细绳拉着上在竖直平面内转动, 试讨论小球最高点速度在什么范围内能保证小球做完整圆周运动？
水流星
α
A
L
O
B
思考：如图所示，在倾角α=300 的光滑斜面上，有一根长L=0.8m的细绳，其一端固定在O点，另一端系一质量m=0.2kg的小球，沿斜面做圆周运动，试计算通过最高点A的最小速度（g取10m/s2）
例4、质量为m的小球，固定在长为L轻杆上在竖直平面内转动，在最高点，试讨论：小球的速度在什么范围内,杆对小球有支持力
N
mg
杆（双轨）
例4、质量为m的小球，固定在长为L轻杆上在竖直平面内转动，在最高点， 试讨论：在什么范围内，杆对小球有向下的拉力
T
mg
杆（双轨）
例4、质量为m的小球，固定在长为L轻杆上在竖直平面内转动，在最高点， 试讨论：速度为何值时，杆对小球无作用力
N
mg
杆（双轨）
思考：质量为m的光滑小球，在半径为R的圆管内滚动，请讨论：小球能做完整圆周运动，小球的受力情况？
N
mg
思考：质量为m的光滑小球，在半径为R的圆管内滚动,请讨论：小球能做完整圆周运动，小球的受力情况？
N
mg
几何分析 确定圆周运动的圆心、半径等
运动分析 确定圆周运动的线速度、角速度、向心加速度等
受力分析 通过力的合成与分解，表示出物体做圆周运动时，外界所提供的向心力
竖直面内圆周运动问题
方法总结
作业：
1、完成：活页第三节课时2