第五章 第四节圆周运动 课件(共41张PPT)

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第四节
圆周运动
判断以下说法是否正确
做圆周运动的物体受到的合外力等于向心力.
向心力总是在圆周平面内并指向圆心,是恒力.
光滑桌面上手拉小球做匀速圆周运动,小球受到重力,支持力,拉力和向心力四个作用.
月球绕地球转动
F引
木块在圆盘上转动
G
FN
Ff
木块在圆盘上转动
G
FN
Ff
v
Ff
(一)水平面内的圆周运动
1.圆锥摆
1.圆锥摆
L
r
h
θ
o
1.圆锥摆
L
r
h
θ
G
FT
F向
θ
o
1.圆锥摆
L
r
h
θ
G
FT
F向
θ
o
ω越大，cosθ
越小，则θ越大。
θ≠0，若θ＝0，则不为圆锥摆；
θ≠90°，若θ＝90°则ω＝∞，不可能。
1.圆锥摆
FT与小球质量m，摆长l以及角速度ω有关。FT　>mg，小球处于超重状态。
L
r
h
θ
FT
F向
θ
o
处理圆周运动的
一般步骤
1、确定做圆周运动的物体为研究对象。（必要时将某一物从转动系统中隔离出来）
2、确定物体运动轨道的平面和圆心位置，以便确定向心力的方向；
3、分析物体的受力,明确向心力的来源。
4、圆周运动的动力学方程列方程求解。
2.火车转弯
2.火车转弯
2.火车转弯(水平轨道右转弯)
θ
2.火车转弯(倾斜轨道右转弯)
G
2FN
F合
θ
FN
FN
1.选择合适的θ，使向心力仅由FN和mg的合力F合提供,轮缘与轨道无挤压：
F向=F合　
θ
2.当v〉v0
，F向〉F合
外轨道对外侧车轮轮缘有弹力
F外
G
2FN
F合
θ
FN
FN
1.选择合适的θ，使向心力仅由FN和mg的合力F合提供,轮缘与轨道无挤压：
F向=F合　
θ
2.当v〉v0
，F向〉F合
外轨道对外侧车轮轮缘有弹力
3.当v〈v0
，F向〈F合
内轨道对内侧车轮轮缘有弹力
F内
铁路转弯处的圆弧半径是600m，轨距是1435mm，规定火车通过这里的速度是54km/h，内外轨的高度差应该是多大，才能使外轨刚好不受轮缘的挤压？
例题：
2.火车转弯
当θ很小时
G
2FN
F合
θ
θ
2.火车转弯(水平轨道右转弯)
h
L
轨道半径/
m
内外轨高度差/mm
50
330
100
200
150
165
200
132
250
110
300
火车弯道参数
火车转弯
拓　展：
1.解释高速公路的超车道比主车道更加倾斜。
2.自行车赛道比高速公路弯道更加倾斜
高速公路弯道行驶五注意
自行车赛道
高速公路弯道行驶五注意
???
1．转动方向盘不要过急。
???
2．尽可能不要踩刹车，这样会产生侧滑。
???
3．尽可能不要超车。
???
4．合理装载货物，不能超高，不能装偏，货物要摆放平稳，捆扎牢固。
???
5．转弯处如设有限速交通标志，绝不能超过规定的时速，否则会发生侧滑和翻车。
自行车赛道
处理圆周运动的
一般步骤
1、确定做圆周运动的物体为研究对象。（必要时将某一物从转动系统中隔离出来.）
2、确定物体运动轨道的平面和圆心位置，以便确定向心力的方向；
3、分析物体的受力明确向心力的来源。
4、圆周运动的动力学方程列方程求解。
思考题:
　　1.自行车转弯，稍一倾斜
就过去了，摩托车转弯倾斜度要大一些。摩托赛车时转弯，倾斜度更大，几乎倒在地上。
提问：谁提供向心力？倾斜度与向心力有关吗？有何关系？
思考题:
　　在圆圆的大厅里，杨利伟和战友们要坐在一只8米多长的铁臂夹着的圆筒里，在时速100公里高速旋转中，杨利伟和战友们要承受大约多大的压力？
(二)竖直面内的圆周运动
1.汽车过桥
G
FN
v
拱桥最高点
重力mg全部用以提供向心力，汽车恰好可以做圆周运动，汽车与桥的相互用力恰好等于0。
G
v
1.汽车过桥
拱桥最高点
1.汽车过桥
G
FN
v
拱桥最高点
汽车与桥之间有压力
此时，速度越小，支持力FN
越大；当v＝0时，FN＝0，汽车刚好不能过桥。
1.汽车过桥
G
v
拱桥最高点
重力不足以提供向心力，汽车做平抛运动。
1.汽车过桥
凹形桥最低点
FN
v
G
F向=F合
当v=0时，FN＝mg汽车刚好不能过桥，当v>0且速度增大时，桥对车的支持力增大，
2.杂技节目“水流星”
FN
v
G
（V减小
，N
减小）
受力分析：
（V减小
，N
减小）
1.
重力恰好满足向心力的需求，水刚好能通过最高点。
2.
重力不能满足向心力的需求，由弹力来弥补，水也能通过最高点。
3.
水不能通过最高点，实际上小桶还没有到达最高点时已经离开圆周轨道做抛体运动了.。