课件14张PPT。5.1曲线运动 如何确定曲线运动的方向呢?火星沿砂轮的切线方向飞出思考、物体做圆周运动时速度的方向是怎样的? 质点在某一点(或某一时刻)的速度方向是在圆弧的这一点的切线方向。 对一般的曲线运动瞬时速度方向如何呢?对一般的曲线运动瞬时速度方向如何呢?说一说:你对曲线运动有何认识呢?1.做曲线运动物体的速度方向时刻在改变.
2.质点某一点(或某一时刻)的速度方向是
在曲线的这一点的切线方向.
3.曲线运动是变速运动,具有加速度.课堂练习 练习1、关于曲线运动,下列说法正确的是:( )
A.曲线运动一定是变速运动
B.曲线运动速度的方向不断的变化,但速度的大
小可以不变
C.曲线运动的速度方向可能不变
D.曲线运动的速度大小和方向一定同时改变
提出问题:为什么有些物体做直线运动,有些物体会做曲线运动?二、物体做曲线运动的条件是什么呢?物体做曲线运动的条件:
当物体所受的合外力方向跟它的速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动.
交流讨论
1.飞机仍炸弹,分析为什么炸弹做曲线运动呢?
2.盘山公路路面有什么特点?火车铁轨在转弯道处有什么特点呢?课堂练习 练习2、以下说法正确的是:
A.物体在恒力作用下不可能做曲线运动
B.物体在变力的作用下不可能做直线运动
C.物体在恒力作用下可能做曲线运动
D.物体在变力的作用下可能做直线运动
答案:CD 课堂练习 练习3、物体做曲线运动的条件,以下说法正确的是:
A.物体受到的合外力不为零,物体一定做曲线运动
B.物体受到的力不为恒力,物体一定做曲线运动
C.初速度不为零,加速度也不为零,物体一定做曲
线运动
D.初速度不为零,并且受到与初速度方向不在同一
条直线的外力作用,物体一定做曲线运动
答案:D 小结:曲线运动的速度方向是过曲线上某点的切线方向.
当物体所受的合外力方向跟它的速度方向不在同一直线上时,物体做曲线运动.课件22张PPT。快乐来学习同学们 相传古代有一种武器叫”飞去来器”.
它飞出去若没伤到对方,它就能回到
主人的身边.飞去来器问题 1、排球做什么运动? 排球做曲线运动2、这种运动比较复杂,
要研究它的运动规律我们有什么办法呢? 复杂的运动是否包含着简单的运动呢,
能否通过简单的运动来研究复杂的运动?第一章抛体运动知识回顾提出问题演示实验理论分析实验分析实验总结例题探究练习关于合成与分解的问题我们已经学过,是什么的合成与分解?知识回顾力的合成与分解遵循什么规律?
实验11、玻璃管倒置并保持竖直不动,
观察蜡块在玻璃管中的运动,并画出蜡块的运动轨迹2、让竖直,倒置的玻璃管水平匀速直线运动,
观察蜡块运动,并画出蜡块的运动轨迹3、玻璃管再次倒置,并让玻璃管水平匀速直线
运动, 观察蜡块的运动,并画出蜡块的运动轨迹知识回顾提出问题演示实验理论分析实验分析实验总结例题探究练习研究复杂的运动-----建立直角坐标系实验总结1、物体实际的运动叫合 运动
2、物体同时参与合成的运动的运动叫分运动
3.由分运动求合运动的过程叫运动的合成
4.由合运动求分运动的过程叫运动的分解几个概念实验分析知识回顾提出问题演示实验理论分析实验总结例题探究练习第一章抛体运动运动的合成与分解遵循平行四边形定则实验2:
请同学们利用桌上的器材做如下的实验,并做好实验记录1、玻璃管倒置并保持竖直不动,
用秒表记录蜡块在玻璃管中的运动的时间t12、玻璃管再次倒置(在上次的基础上),并让玻璃管水平匀速运动,
记录蜡块在玻璃管中运动的时间t2.知识回顾提出问题演示实验理论分析实验分析实验总结例题探究练习3、玻璃管再次倒置(在上次的基础上),并让玻
璃管水平加速运动, 记录蜡块在玻璃管
中运动的时间t3. 问题:比较时间t1、t2、t3,
你可以得出什么结论?实验总结几个特征实验分析知识回顾提出问题演示实验理论分析实验总结例题探究练习第一章抛体运动1.运动的独立性2.运动的等时性3.运动的等效性分运动互相独立,互不影响分运动和合运动的运动时间相等。分运动、合运动运动的效果相同。讨论1蜡块的运动轨迹是直线吗? 这个实验中,蜡块若向上做匀速运动,同时玻璃管向右做匀 速 直线运动移动,
我们看出蜡块是向右上方运动的。那么,蜡块的“合运动”的轨迹是直线吗?合运动是匀速运动吗?实验分析知识回顾提出问题演示实验理论分析实验总结例题探究练习第一章抛体运动建立直角坐标系蜡块经过t时间位置P的坐标:x = v1 t
y= v2t实验分析知识回顾提出问题演示实验理论分析实验总结例题探究练习所以经过t时间蜡块运动的
位移 S位移的方向α(如图)α位移方向不变,
所以蜡块运动轨迹是直线1.蜡块的位置解:设蜡块经过t时间运动到P点实验分析知识回顾提出问题演示实验理论分析实验总结例题探究练习所以经过t时间蜡块运动的
速度 V速度的方向β(如图)α速度大小和方向都不变,
所以蜡块运动是匀速直线运动2.蜡块速度β在X轴方向上做匀速直线运动有 VX=V1在Y轴方向上做匀速直线运动,有 VY=V2蜡块经过t时间运动到P点速度运动的合成与分解解决实际问题例题实验分析知识回顾提出问题演示实验理论分析实验总结例题探究练习 降落伞下落一定时间后的运动
是匀速的.没有风的时候,跳伞员
着地的速度是5m/s.现在有风,
风使他以4m/s的速度沿水平方
向东移动,问跳伞员将以多大的
速度着地,这个速度的方向怎样?解:依题意得:跳伞员着地的速度大小为: V设着地速度V与竖直方向的夹角为α讨论2蜡块的运动轨迹是直线吗? 在实验中,蜡块在玻璃若向上做匀速运动,同时玻璃管向右做初速度为零的匀加速直线运动,我们看出蜡块是向右上方运动的。那么,蜡块的“合运动”的轨迹是直线吗?合运动是匀速运动还是匀加速运动吗?实验分析知识回顾提出问题演示实验理论分析实验总结例题探究练习课堂练习 1.关于运动的合成,下列说法中正确的是 ( )
A.合运动的速度一定比每一个分运动的速度大
B.两个速度不等的匀速直线运动的合运动,一定是匀速直线运动
C.两个分运动是直线运动的合运动,一定是直线运动
D.两个分运动的时间,一定与它们的合运动的时间相等BD实验分析知识回顾提出问题演示实验理论分析实验总结例题探究练习课堂练习2.小船在静水中的速度是v,今小船要渡过一河流,渡河时小船朝对岸垂直划行,若航行至中心时,水流速度突然增大,则渡河时间将 ( )
A.增大 B.减小 C.不变 D.无法确定C实验分析知识回顾提出问题演示实验理论分析实验总结例题探究练习小结 探究曲线运动的基本方法——运动的合成与分解.这种方法在应用过程中遵循平行四边形定则.在实际的解题过程中,通常选择实际看到的运动为合运动,其他的运动为分运动.运动的合成与分解包括以下几方面的内容:
(1)速度的合成与分解;
(2)位移的合成与分解;
(3)加速度的合成与分解.
合运动与分运动之间还存在如下的特点:
(1)独立性原理:各个分运动之间相互独立,互不影响.
(2)等时性原理:合运动与分运动总是同时开始,同时结束,它们所经历的时间是相等的.这节课我们学习的主要内容是实验分析知识回顾提出问题演示实验理论分析实验总结例题探究练习切玻璃书面作业:课本p50 页 1----5题
课后练习,练习册例3 在高处拉低处小船时,通常在河岸上通过滑轮用钢绳拴船,若拉绳的速度为4m/s,当拴船的绳与水平方向成60°时,船的速度是多少?(8m/s)
?????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????????1、关于运动的合成与分解的说法中,正确的是(?? )
A、合运动的位移为分运动的位移的矢量和.
B、合运动的速度一定比其中一个分速度大.
C、合运动的时间为分运动时间之和.
D、合运动的时间与各分运动时间相等AD2、一条河宽400m,水流的速度为0.25m/s,船相对静水的速度0.5m/s.
(1)要想渡河的时间最短,船应向什么方向开出?渡河的最短时间是多少?此时船沿河岸方向漂移多远?
(2)要使渡河的距离最短,船应向什么方向开出?
(3)船渡河的时间与水流速度有关吗?2、(1)要想渡河时间最短,船头应垂直河岸方向开出,渡河的最短时间是800s,沿河岸方向漂移200m.
(2)要想渡河的距离最短,船头应与上游河岸成 角的方向开出.
(3)无关.课件11张PPT。
5.3 抛体运动的规律1992年11月15日 香港的“中国特技王”柯受良驾车飞越金山岭长城。 1997年,香港回归前夕,柯受良驾跑车成功飞越了黄河天堑壶口瀑布,宽度达55米,获得了“亚洲第一飞人”的称号。 一、平抛运动的定义
将物体用一定的初速度沿水平方向抛出,不计空气阻力,物体只在重力作用下所做的运动,叫平抛运动。(1)平抛运动的物体在任一时刻的位置坐标的求解。
a:以抛点为坐标原点,水平方向为x轴(正方向和初速度v的方向相同),竖直方向为y轴,正方向向下,则物体在任意时刻t的位置坐标为
平抛运动的规律 b:运用该公式我们就可以求得物体在任意时刻的坐标找到物体所在的位置,用平滑曲线把这些点连起来,就得到平抛运动的轨迹→抛物线。
(2)平抛速度求解:
a:水平分速度
b:竖直分速度
c:t秒末的合速度
d: 的方向课堂训练例1、飞机在高出地面0.81km的高度,以2.5×102km/h速度水平飞行,为了使飞机上投下的的炸弹落在指定目标上,应该在与轰炸目标的水平距离为多远的地方投弹。
答案:0.88km 课堂训练例2、如图所示,由A点以水平速度V0抛出小球,落在倾角为的斜面上的B点时,速度方向与斜面垂直,不计空气阻力,则此时速度大小VB=( )
飞行时间t= ( )
答案:V0 /sin 、V0/gtan
课堂训练例3、从高楼顶用30m/s的水平速度抛出一物体,落地时的速度为50m/s,求楼的高度。(取g=10m/s2)
答案:H=80m 课堂训练例4、已知物体作平抛运动路径上有三个点,它们在以初速度方向为x轴正向,以竖直向下为y轴正向的直角坐标系中的坐标是:(3,5),(4,11.25),(5,20),单位是(米),求初速度 V0和抛出点的坐标。
答案:V0=2m/s (1 .0)
课堂小结本节课我们学习了
1、什么是平抛运动
2、平抛运动是水平方向的匀速直线运动和竖直方向自由落体运动的合运动
3、平抛运动的规律
课件15张PPT。5.4实验:研究平抛运动一、探究平抛运动物体在竖直方向的运动规律结论:平抛运动在竖直方向的的分运动是自由落体运动二. 探究平抛运动物体在水平方向的运动规律结论:平抛运动在水平方向做匀速直线运动. 三、描绘平抛运动的轨迹单击左面影响,资料会自动打开结论:平抛运动的轨迹是抛物线的一支。 课堂训练 例1 在“探究平抛运动的运动规律”的实验中,可以描绘出小球平抛运动的轨迹,实验简要步骤如下:
A.让小球多次从 位置上滚下,记下小球碰到铅笔笔尖的一系列位置。
B.按图安装好器材,注意 ,记下平抛初位置O点和过O点的竖直线。
C.取下白纸,以O为原点,以竖直线为y轴建立坐标系,用平滑曲线画平抛运动物体的轨迹。
⑴?完成上述步骤,将正确的答案填在横线上。
⑵上述实验步骤的合理顺序是 。
提示 回顾该实验的操作步骤及注意事项,对照分析即得。例题1解析 : ⑴?A中为了保证小球每次平抛初速度相同,轨迹重合,应让小球从同一位置滚下。B中为了保证小球做平抛运动,要注意斜槽末端切线水平。⑵?上述实验步骤的合理顺序是B、A、C。例2 如图所示是研究平抛运动的实验装置简图,图是实验后白纸上的轨迹图。⑴?说明图中的两条坐标轴是如何作出的。⑵?说明判断槽口的切线是否水平的方法。⑶?实验过程中需要经多次释放小球才能描绘出小球运动的轨迹,进行这一步骤时应注意什么?提示 回顾该实验的操作步骤及注意事项,对照分析即得。解析 ⑴ 利用拴在槽口处的重锤线画出y轴,x轴与y轴垂直。⑵ 将小球放在槽口的水平部分,小球既不向里滚动,也不向外滚动,说明槽口的末端是水平的。⑶ 应注意每次小球都从轨道上同一位置由静止释放。例3 如图所示,在研究平抛运动时,小球A沿轨道滑下,离开轨道末端(末端水平)时撞开接触开关S,被电磁铁吸住的小球B同时自由下落,改变整个装置的高度H做同样的实验,发现位于同一高度的A、B两个小球总是同时落地,该实验现象说明了A球在离开轨道后( )A.水平方向的分运动是匀速直线运动B.水平方向的分运动是匀加速直线运动C.竖直方向的分运动是自由落体运动D.竖直方向的分运动是匀速直线运动提示 比较A、B两球在竖直方向的运动规律。解析 A球平抛的同时B球自由下落,且两球在同一高度上,又两球总是同时落地,这只能说明A球在抛出后竖直方向的分运动是自由落体运动,但并不能说明A球的水平分运动是匀速直线运动。正确选项为C。例4 如图所示为频闪摄影方法拍摄的研究物体做平抛运动规律的照片,图中A、B、C为三个同时由同一点出发的小球。AA′为A球在光滑水平面上以速度v运动的轨迹; BB′为B球以速度v被水平抛出后的运动轨迹;CC′为C球自由下落的运动轨迹。通过分析上述三条轨迹可得出结论: 。解析 仔细观察照片可以发现,B、C两球在任一曝光瞬间的位置总在同一水平线上,说明平抛运动物体B在竖直方向上的运动特点与自由落体运动相同;而A、B两小球在任一曝光瞬间的位置总在同一竖直线上,说明平抛运动物体B在水平方向上的运动特点与匀速直线运动相同。所以,做平抛运动的物体在水平方向做匀速直线运动,在竖直方向做自由落体运动。例5 在“研究平抛物体的运动”的实验中,某同学只在竖直板面上记下了重锤线y的方向,但忘记了平抛的初位置,在坐标纸上描出了一段曲线的轨迹,如图所示。现在曲线上取A、B两点,量出它们到y轴的距离,AA’=x1,BB’=x2,以及AB的竖直距离h,用这些可以求出求得小球平抛时的初速度为多大?解析 设小球到达A点时,运动时间为t1,竖直方向的位移为y1;到达B点时,运动时间为t2,竖直方向的位移为y2。根据平抛运动的规律有??其中y2-y1=h,所以 ??。课堂小结
1.平抛运动物体在竖直方向的分运动是自由落体运动
2.平抛运动在水平方向做匀速直线运动.
3. 平抛运动的轨迹是抛物线的一支。课件21张PPT。观察质点的运动轨迹是圆或圆的一部分的运动叫做圆周运动讨论:如何描述自行车的链轮、飞轮和后轮运动情况?思考
两物体均做圆周运动,怎样比较它们运动的快慢?比较物体在一段时间内通过的圆弧的长短比较物体在一段时间内半径转过的角度比较物体转过一圈所用时间比较物体在一段时间内转过的圈数描述圆周运动快慢的物理量1、物理意义:描述质点沿圆周运动的快慢。2、定义:质点做圆周运动通过的弧长 Δl 和所用时间 Δt 的比值叫做线速度的大小。3、大小:线速度4、单位:m/s5、方向:质点在圆周某点的线速度方向沿圆周上该点的切线方向。Δl是弧长并非位移矢量?l?t任取两段相等的时间,比较圆弧长度匀速圆周运动任意相等时间内通过的圆弧长度相等可见:尽管做匀速圆周运动的物体在各个时刻的线速度大小相等,但线速度的方向是不断变化的匀速圆周运动是变速运动!o匀速圆周运动是角速度不变的运动!O角速度1、物理意义:
描述质点绕圆心转动的快慢。 2、定义:质点所在的半径转过的角度Δθ和所用时间Δt的比值叫做角速度。3、公式:Δθ采用弧度制4、单位:弧度/秒 rad/s 或 s -1做匀速圆周运动的物体,如果转过一周所用的时间越少,那么就表示运动得越快。周期:T表示运动一周所用的时间匀速圆周运动是周期不变的运动!周期的倒数叫频率表示一秒内转过的圈数频率:频率越高表明物体运转得越快!单位时间内转过的圈数叫转速转速:n转速n越大表明物体运动得越快!描述圆周运动快慢的物理量nr/s或r/min描述物体做圆周运动的快慢 物体运动一周所用的时间TsHz或s-1物体在单位时间所转过的圈数f物体在单位时间所转过的圈数匀速圆周运动是 周期、频率、转速都不变的运动!1、做匀速圆周运动的物体,线速度 不变,
时刻在变,线速度是 (恒量或变量),
匀速圆周运动的性质是 ,
匀速的含义是 。 大小方向变量变速曲线运动线速度的大小不变练习2、对于做匀速圆周运动的物体,下列说法正确的是: ( )
A、相等的时间里通过的路程相等
B、相等的时间里通过的弧长相等
C、相等的时间里发生的位移相同
D、相等的时间里转过的角度相等
E、相等的时间里平均速度相同ABD练习思考线速度、角速度与周期的关系?设物体做半径为 r 的匀速圆周运动:线速度与周期的关系:角速度与周期的关系:v =ωr当V一定时,ω与r成反比当ω一定时,V与r成正比当r一定时,V与ω成正比小结:小结1、圆周运动的概念3、匀速圆周运动的特点及性质2、描述圆周运动的几个物理量及其关系4、两个重要的结论v = rω(1)、线速度大小不变,方向时刻变化,是变速运动
(2)、速率、角速度、周期、频率、转速都不变3、比较图中A、B、C三点线速度的的大小关系A、B、C三点的线速度大小相等练习1、传动装置线速度的关系a、皮带传动-线速度相等b、齿轮传动-线速度相等同一传动各轮边缘上线速度相等两个重要的结论共轴转动问题两红点处转动角速度有什么关系?2、同轴转动轮上各点的角速度关系同轴转动轮上各点的角速度相等课件16张PPT。5.6 向心加速度教学目标1 .理解速度变化量和向心加速度的概念。
2.知道向心加速度和线速度、角速度的关系式。
3 .能够运用向心加速度公式求解有关问题。一、复习提问 什么是匀速圆周运动?
“匀速”的含义是什么?那么做匀速圆周运动的物体其加速度有什么样的特点呢?它的方向怎样?大小如何计算?匀速圆周运动是变速运动变速运动运动状态改变一定存在加速度二、向心加速度请同学们阅读教材“速度变化量”部分,同时在练习本上画出物体加速运动和减速运动时速度变化量△V的图示,思考并回答问题:
1.速度变化量①速度的变化量△V是矢量还是标量?
②如果出速度v1和末速度v2不在同一直线上,如何表示速度的变化量△V?加速度方向的一般性讨论 a 的方向与Δv 的方向相同如何确定Δv的方向?速度的变化量Δv用矢量图表示速度变化量作法:从同一点作出物体在一段时间的始末两个速度矢量v1和v2,从初速度v1的末端至末速度v2的末端所作的矢量就是速度的变化量△v 。直线运动中的速度的变化量:
v1=3m/s,水平向东;
v2=5m/s,水平向东.v1=5m/s,水平向东;
v2=3m/s,水平向东.v1Δvv2Δv = 2m/sΔv = -2m/s曲线运动中的速度的变化量:向心加速度的方向.exe向心加速度方向的讨论向心加速度1、定义:做匀速圆周运动的物体加速度指向圆心,这个加速度称为向心加速度4、物理意义:描述速度方向变化的快慢2、符号:an3、方向:始终指向圆心5、说明:匀速圆周运动加速度的大小不变,方向时刻改变,所以匀速圆周运动不是匀变速运动,是变加速运动指向圆心VAOABVB△VVARR由△OAB与
△BVAVB相似得出:向心加速度的表达式向心加速度的表达式向心加速度的表达式:v不变时,an与r 成反比ω不变时,an与r 成正比 自行车的大齿轮、小齿轮、后轮三个轮子的半径不一样,它们的边缘上有三个点A、B、C。其中哪两点向心加速度的关系适用于“向心加速度与半径成正比”,哪两点适用于“向心加速度与半径成反比”? 做出解释。
思考与讨论:分析:A、B两点所在轮子用同一根铁链相连,线速度V大小相等,适用于“向心加速度与半径成反比”;B、C两点围绕同一个轴心转动,角速度ω相等,适用于“向心加速度与半径成正比”。小结1、向心加速度的定义、物理意义3、向心加速度的大小:2、向心加速度的方向:指向圆心4、向心加速度的方向时刻改变由a = v2/r 知,做匀速圆周运动的物体,其线速度大小一定时,向心加速度与半径成反比由a = rω2 知,做匀速圆周运动的物体,角速度一定时,向心加速度与半径成正比匀速圆周运动是变加速运动
1、一物体在水平面内沿半径 R=20cm的圆形轨道做匀速圆周运动,线速度v =0.2m/s,则它的 向心加速度为______m/s2, 角速度为_____ rad/s, 周期为_____s。0.212π练习2、3.关于北京和广州随地球自转的向心加速度,下列说法中正确的是
A、它们的方向都沿半径指向地心
B、它们的方向都平行于赤道平面指向地轴
C、北京的向心加速度比广州的向心加速度大
D、北京的向心加速度比广州的向心加速度小
BD练习4、如图所示装置中,三个轮的半径分别为r、2r、4r,b点到圆心的距离为r,求图中a、b、c、d各点的加速度之比。 练习课件38张PPT。高中物理新人教版必修2系列课件5.7 《向心力》新课标要求
(一)知识与技能
1、理解向心力的概念。
2、知道向心力大小与哪些因素有关。理解公式的确切含义,并能用来进行计算。
3、知道在变速圆周运动中,可用上述公式求质点在某一点的向心力和向心加速度。
(二)过程与方法
通过用圆锥摆粗略验证向心力的表达式的实验来了解向心力的大小与哪些因素有关,并理解公式的含义。
(三)情感、态度与价值观
在实验中,培养动手的习惯并提高分析问题、解决问题的能力。
感受成功的快乐,体会实验的意义,激发学习物理的兴趣。
★教学重点
明确向心力的意义、作用、公式及其变形。
★教学难点
如何运用向心力、向心加速度的知识解释有关现象。1、做匀速圆周运动的物体一定有加速度吗?为什么?2、做匀速圆周运动的物体的加速度有什么特点?写出向心加速度的公式。3、做圆周运动的物体一定受力吗?思考:做圆周运动的物体的受力有什么特点?
受力的方向和大小如何确定?花样滑冰水平光滑平面小球在水平面内做匀速圆周运动小球在水平面内做匀速圆周运动小球在水平面内做匀速圆周运动小球在水平面内做匀速圆周运动小球在水平面内做匀速圆周运动1、小球受哪些力的作用?
2、这几个力的合力是什么?沿什么方向?
这个合力起什么作用?vF做匀速圆周运动的物体,合外力指向圆心,与速度V垂直 2、方向:总指向圆心,与速度垂直,方向不断变化。3、效果:只改变速度方向,不改变速度大小。一、向心力
1、定义:做匀速圆周运动的物体一定受到一个指向圆心的合力,这个力叫做向心力。注意:1、向心力是根据效果命名的力,并不是一种新的性质的力。2、向心力的来源:可以是重力、弹力、摩擦力等各种性质的力,也可以是几个力的合力,还可以是某个力的分力。总结分析向心力来源的思路明确研究对象
确定圆周运动所在的平面,明确圆周运动的轨迹、半径及圆心位置
进行受力分析,分析指向圆心方向的合力即向心力。向心力的大小与哪些物理量有关呢? 探究向心力的大小:1、提出问题:向心力的大小与哪些因素有关?2、猜想假设:Fn与m、r、ω有关3、设计实验:4、进行实验:控制变量法5、得出结论:保持r、m一定保持m、ω一定保持r、ω一定1、公式:Fn = mrω2二、向心力的大小= mv2/r
= mr(2π/T)22、单位: m-kg r-m
ω-rad/s v-m/s
T-s
Fn-N 匀速圆周运动的受力特点:方向始终指向圆心,不断改变
大小保持不变三、变速圆周运动和一般曲线运动阅读课本P53-P54思考回答以下问题:
1、变速圆周运动的合外力也指向圆心吗?
变速圆周运动的速度大小是怎么改变的?
2、怎么分析研究一般的曲线运动?1、做变速圆周运动的物体所受的力FnFtFt 切向分力,它产生切向加速度,改变速度的大小.
Fn 向心分力,它产生向心加速度,改变速度的方向.
加速2、处理一般曲线运动的方法:
把一般曲线分割为许多极短的小段,每一段都可以看作一小段圆弧.这些圆弧的弯曲程度不一样,表明它们具有不同的曲率半径.注意到这点区别之后,在分析质点经过曲线上某位置的运动时,就可以采用圆周运动的分析方法进行处理了.例1:关于向心力说法中正确的是( )
A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力;
B、向心力不改变速度的大小;
C、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的;
D、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以
外的一种新的力B例2 甲乙两物体都做匀速圆周运动,其质量之比为1∶2,转动半径之比为1∶2,在相同时间内甲转过4周,乙转过3周.则它们的向心力之比为( )
A.1∶4 B.2∶3 C.4∶9 D.9∶16C把一个小球放在漏斗中,晃动漏斗,可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一平面内做匀速圆周运动,如图,小球的向心力是什么力提供的?例3、解析:小球受力分析如图。可见,向心力是重力G和支持力F的合力提供的.也可以认为是支持力F在水平方向的分力提供的上题中,若小球转动的角速度为ω,如图倾角为α,试求小球做圆周运动的半径。解析:小球受力分析如图。可知小球做圆周运动的向心力Fn为是重力G和支持力F的合力,有:
Fn=mg tanα = mrω2
解得:r = g tanα/ω2
α如图,半径为r的圆筒绕竖直中心轴转动,小橡皮块紧帖在圆筒内壁上,它与圆筒的摩擦因数为μ,现要使小橡皮不落下,则圆筒的角速度至少多大?练习解析:小橡皮受力分析如图。小橡皮恰不下落时,有:
Ff=mg
其中:Ff=μFN
而由向心力公式:
FN=mω2r
解以上各式得:
知识小结向心力方向大小效果来源注意:匀速圆周运动和非匀速圆周运动的区别和联系。
方法总结学会分析向心力的来源
学会利用向心力公式解决圆周运动问题
一般曲线运动的研究方法。
1、阅读课本P53的实验和P54的做一做,试设计一个实验,探索物体做匀速圆周运动时所需要的向心力与哪些因素有关.
思路:
(1)设计一个可以方便地改变实验变量的匀速圆周运动,例如,与匀速圆周运动相关的物理量(质量、半径、线速度等)在实验过程中可以取不同的数值.
(2)采用控制变量法实验,让其中的某几个变量保持不变,研究物体所受合力与其他量的关系.
(3)将不同情况下的研究结果加以比较,综合得出结论. 作业:2、基础训练:P41 A4 B2再见课件30张PPT。5.7 生活中的圆周运动汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢?实例研究——汽车转弯一.铁路的弯道 1、火车做匀速直线运动和匀速转弯运动状态是否相同?火车车轮介绍GFNF弹 2、火车在转弯时,若内外轨是相平的,铁轨如何对火车提供水平方向的向心力? 轮缘与外轨间的相互作用力太大,铁轨和车轮极易受损! 例1、火车速度为30m/s,弯道的半径R=900m,火车的质量m=8×105kg,转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大?列车速度过快,造成翻车事故如图,火车转弯时需要的向心力由哪个力来提供?问题、汽车转弯,情况又如何呢? 如果汽车的速度很大,会出现什么情况呢?有什么解决措施?汽车转弯时的措施:把转弯处的道路修成外高内低。黄石长江大桥泸定桥比较在两种不同桥面,桥面受力的情况,设车质量为m,桥面半径为R,此时速度为v。失重超重凸形桥凹形桥二、拱形桥如图所示,汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时,关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况,以下说法正确的是 ( )
A.在竖直方向汽车受到三个力:重力、桥面的支持力和向心力
B.在竖直方向汽车只受两个力:重力和桥面的支持力
C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力
D.汽车对桥面的压力大于汽车的重力BC 1.一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,由于轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是( )
A. a处 ?B. b处 ? C. c处 ?? D. d处D可能飞离路面的地段应是?当堂练习2.质量为25Kg 的小孩坐在秋千板上,绳长2.5m,如果秋千摆到最低点时,小孩的速度为5m/s,则小孩对秋千板的压力是多大??例:一辆质量m=500kg的小车,驶过半径R=40m的一段圆弧形桥面,重力加速度g=10m/s2.
求:
?(1)若桥面为凸形,汽车以4m/s的速度通过桥面最高点时,对桥面压力是多大??
??(2)汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时,对桥面刚好没有压力(1)由合力提供向心力,得(2)由重力提供向心力,得根据牛顿第二定律:思考:1、若速度过大,汽车做何种运动?提供的向心力不足,做离心运动2、有无可能做这样的运动?若可能应满足怎样的条件?三、航天器中中的失重现象1、重力提供向心力
2、坐舱对宇航员的支持力为零,航天员处于失重状态1.绳系着装水的水桶,在竖直平面内做圆周运动,水的质量m = 0.5kg,绳长L = 40cm,求:
(1)为使桶在最高点时水不流出,桶的最小速率?
(2)桶在最低点速率v = 4m/s时,水对桶底的压力?
?
?
?
?
?【学以致用】质量为400 kg的汽车,通过半径为40 m的凸形桥顶端时,对桥顶的压力正好为零,则汽车的速度大小为多少。(g取10 m/s2)例与练火车在某个弯道按规定运行速度40m/s转弯时,内、外轨对车轮皆无侧压力, 若火车在该弯道实际运行速度为30m/s,则下列说法中正确的是( )
A.仅内轨对车轮有侧压力
B.仅外轨对车轮有侧压力
C.内、外轨对车轮都有侧压力
D.内、外轨对车轮均无侧压力课件16张PPT。专题·迁移·发散专题一专题二章末复习方案与全优评估检测·发现·闯关 1.绳子末端运动速度的分解,应按运动的实
际效果进行
如图5-1所示,人用绳子通过定滑轮拉物体
A,当人以速度v0匀速前进时,求物体A的速度。
首先要分析物体A的运动与人拉绳的运动之间有什么关系。物体A的运动(即绳的末端的运动)可看做两个分运动的合成:一是沿绳的方向被牵引,绳长缩短,绳长缩短的速度即等于v0;二是垂直于绳以定滑轮为圆心的摆,它不改变绳长。这样就可以求得物体A的速度vA= 。当物体A向左移动,θ将逐渐变大,vA逐渐变大。虽然人做匀速运动,但物体A却在做变速运动。图5-1 在进行速度分解时,首先要分清合速度与分速度。合速度就是物体实际运动的速度,分析物体的实际运动是由哪些分运动合成,找出相应的分速度。在上述问题中,若对物体A的运动不按实际运动效果分析,就很容易得出vA=v0cos θ的错误结果。
2.速度投影定理
不可伸长的杆或绳,若各点速度不同,则各点速度沿杆或绳方向的投影相同。图5-2[答案] B [例证2] 绳系着装有水的水桶,在竖直平面内做圆周运动,水的质量m=0.5 kg,绳长l=60 cm,求:
(1)最高点水不流出的最小速率。
(2)水在最高点速率v=3.6 m/s时,水对桶底的压力。[答案] (1)2.42 m/s (2)5.9 N 2.水平面内匀速圆周运动的临界问题
关于水平面内匀速圆周运动的临界问题,无非是临界速度与临界力的问题,具体来说,主要是与绳的拉力、弹簧的拉力、接触面的弹力和摩擦力等相关。在这类问题中,要特别注意分析物体做圆周运动的向心力来源,考虑达到临界条件时物体所处的状态,即临界速度、临界角速度,然后分析该状态下物体的受力特点,结合圆周运动知识,列方程求解。常见情况有以下几种:(1)与绳的弹力有关的圆周运动临界问题。
(2)因静摩擦力存在最值而产生的圆周运动临界问题。
(3)受弹簧等约束的匀速圆周运动临界问题。
(4)与斜面有关的圆周运动临界问题。 [例证3] 如图5-3所示,在光滑的圆锥顶用长为L的细线悬挂一质量为m的小球,圆锥的顶角为2θ,当圆锥和球一起以角速度ω匀速转动时,球压紧锥面。求此时细线的张力是多少?若要使小球离开锥面,则小球的角速度至少为多少?图5-3 [解析] 对小球进行受力分析,如图所示,在水平方向上,根据牛顿第二定律,
有FTsin θ-FNcos θ=mω2r
在竖直方向上,根据平衡条件,有
FNsin θ+FTcos θ-mg=0
又r=Lsin θ
由以上几式可解得
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课件11张PPT。第5章 曲线运动一、曲线运动 方向:特征:条件: 1、 物体具有初速度
2、 物体所受合力的方向跟速度方向不在同一直线(2)物体曲线运动的轨迹应在合力F与速度v方向之间,
并且合力F指向轨迹的内侧特点:
某一点的速度方向,沿曲线在这一点的切线方向。轨迹是曲线;速度方向不断地在变化(1)曲线运动是变速运动;它的加速度有两个效果,
切向加速度和向心加速度二、运动的合成与分解1、合运动:3、运动的合成:4、运动的分解:2、分运动:物体实际运动可以看作物体同时参与了几个运动,这几个运动就是物体实际运动的分运动。物体实际发生的运动叫合运动.已知分运动求合运动.已知合运动求分运动.5、运动的合成与分解是指a、v、x的合成与分解。a.分运动与合运动中位移、速度和加速度满足平行四边形法则c.两个分运动都是匀速直线运动时,合运动为匀速直线运动d.互成角度的一个分运动是匀速直线运动,另一个是匀变速直线运动时,合运动一定是匀变速运动,轨迹为曲线e.两个分运动都是匀变速直线运动时,合运动可以是直线运动,也可以是曲线运动,一定是匀变速运动b.合运动和分运动的关系:独立性、等效性、等时性特点:三、平抛运动(1)初速度水平
(2)只在重力作用下条件:规律:水平方向是匀速直线运动,竖直方向为自由落体运动。例1 在一次摩托车跨越壕沟的表演中,摩托车从壕沟的
一侧以v=40m/s的速度沿水平方向飞向另一侧,壕沟两
侧的高度及宽度如图所示。摩托车前后轮的轴距为1.6m,
不计空气阻力.则摩托车是否能越过壕沟?请计算说明。定义:性质:描述其快慢的物理量rad/s(s,Hz)线速度角速度周期和频率转速(r/s) 匀速圆周运动非匀速圆周运动物体做圆周运动时,相等时间内通过的弧长相等变速运动四、圆周运动m/s向心加速度做匀速圆周运动的物体所受的合力,是效果力
作用效果:改变物体的运动方向总是与线速度方向垂直并指向圆心描述线速度方向变化快慢物理意义:大小:方向:总是指向圆心且时刻在变五、向心加速度和向心力六、生活中的圆周运动一、火车转弯:外轨略高于内轨向心力由重力G 和支持力FN的合力提供二、拱形桥:三、凹形桥:θ处理圆周运动问题的一般步骤:1.明确研究对象,进行受力分析,画出受力分析图;2.明确对象所在圆周平面,确定圆心和半径;3.求出在半径方向的合力,即向心力;4.根据向心力公式结合牛顿第二定律列方程求解。 如图所示,质量 m=2.0×104kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面,两桥面的圆弧半径均为20m。如果桥面承受的压力不得超过3.0×105N,则:
(1)汽车允许的最大速率是多少?
(2)若以所求速度行驶,汽车对桥面的最小压力是多大?(g取10m/s2)例4(1)10m/s(2)1×105N 长为0.5m的轻杆(不计质量),OA绕O点在竖直平面内做圆周运动,A端连着一个质量为m=2kg的小球。求在下述的两种情况下,通过最高点时物体对杆的作用力的大小和方向。(1)杆做匀速圆周运动的转速为2.0r/s;(2)杆做匀速圆周运动的转速为1.0r/s;(3)若杆改成绳,将会怎样? 飞机在竖直平面内做半径为400m的匀速圆周运动,其速率是150m/s,飞行员的质量为80kg,取g=10m/s2,求(1)飞机在轨道最高点飞行员头朝下时,座椅对飞行员压力的大小及方向;(2)飞机在最低点飞行员头朝上时,飞行员对座椅的压力大小及方向。例5例6