圓周運(yùn)動(dòng),一、圓周運(yùn)動(dòng)1.描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量,2.勻速圓周運(yùn)動(dòng)：,4.勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力：,3.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體的充要條件：,5.做非勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，受到的合力既不與速度平行，也不與速度相垂直。沿著切線方向的分力只改變了速度的方向,改變了物體的速度的大小。,v、T、f、n、an,v=rT=2/T=1/f=2n,物體沿著圓周做運(yùn)動(dòng)，并且線速度大小都相等，這種運(yùn)動(dòng)被叫做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。,向心加速度的表達(dá)公式：,或,受到的合力方向和速度垂直、大小恒定的.,例1、如圖所示裝置中，左側(cè)是一個(gè)輪軸，三個(gè)輪的半徑分別為r、2r、4r，b點(diǎn)到圓心的距離為r，求圖中a、b、c、d各點(diǎn)的線速度之比、角速度之比、加速度之比。,解析：采用列表法分析：對(duì)v相等的點(diǎn)r相等，對(duì)相等的點(diǎn)，v/r相等。,（3）由vr，寫出各點(diǎn)的線速度；（4）由av，寫出各點(diǎn)的加速度。答案：如表所示。,（1）寫出半徑。（2）同一轉(zhuǎn)軸上各點(diǎn)的角速度設(shè)為1，由于a與c線速度相等，它們的r相等，得出a點(diǎn)的角速度為2。,.,例2、一海爾全自動(dòng)洗衣機(jī)技術(shù)參數(shù)如下表，試估算脫水桶正常工作時(shí)衣服所具有的向心力是重力的幾倍？,答案：約為180倍,h,火車以半徑R=900m轉(zhuǎn)彎，火車質(zhì)量為8105kg，速度為v設(shè)計(jì)=30m/s，火車軌距l(xiāng)=1.4m，要使火車通過彎道時(shí)僅受重力與軌道的支持力，則哪一側(cè)軌道應(yīng)該墊高h(yuǎn)多少？（較小時(shí)tan=sin）,火車的向心力：,由G和N的合力提供,(1)當(dāng)v=v設(shè)計(jì)時(shí)，內(nèi)外軌對(duì)車輪都無側(cè)壓力。,（2）當(dāng)vv設(shè)計(jì)時(shí),外軌對(duì)車輪有側(cè)壓力。,實(shí)例1：火車轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力,重力、繩的拉力,重力、桿的拉力或支持力,重力、外管壁的支持力或內(nèi)管壁的支持力,實(shí)例2：豎直平面內(nèi)的變速圓周運(yùn)動(dòng),車通過最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力,假若是凹形橋呢，汽車運(yùn)動(dòng)到最低點(diǎn)時(shí)汽車對(duì)橋的壓力又是多大呢？,車不在拱形橋的最低點(diǎn)或最高點(diǎn)時(shí)，它對(duì)橋面的壓力能用上面的方法求解嗎？如果不能又該怎樣去求呢？,由牛頓第三定律得F壓=FN,實(shí)例3：圓錐擺。小球做圓錐擺時(shí)細(xì)繩長L，與豎直方向成角，求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度。,小球受力：,豎直向下的重力G,沿繩方向的拉力T,小球的向心力：,由T和G的合力提供,解：,L,小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,由牛頓第二定律：,即：,二、向心、圓周、離心運(yùn)動(dòng),供,提供物體做圓周運(yùn)動(dòng)的力,需,物體做圓周運(yùn)動(dòng)所需的力,F=,F<,F,1、“供”“需”是否平衡決定物體做何種運(yùn)動(dòng),做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體,在一定條件下,做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng),這種運(yùn)動(dòng)叫離心運(yùn)動(dòng)。,、觀察與思考,觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象回答下列問題,(1)木塊為什么會(huì)離開轉(zhuǎn)盤?,(2)什么叫做離心運(yùn)動(dòng)?,原因：物所需的向心力隨著v的增大而增大,但提供向心力的合力為靜摩擦力FfFfmax,當(dāng)Ffmax時(shí),產(chǎn)生離心現(xiàn)象。,實(shí)例研究離心現(xiàn)象,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，由于慣性總有沿切線方向飛去的傾向,在所受合力突然消失，或者不足以提供圓周運(yùn)動(dòng)所需的向心力的情況下，就做逐漸遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)。這種運(yùn)動(dòng)叫做離心運(yùn)動(dòng)。,、離心運(yùn)動(dòng),1、離心運(yùn)動(dòng)：,2、物體作離心運(yùn)動(dòng)的條件：,圓周運(yùn)動(dòng)的供需總結(jié)：,聯(lián)系實(shí)際：,生活中哪些實(shí)例應(yīng)用到離心運(yùn)動(dòng)？比比誰舉的例子多！,3、離心運(yùn)動(dòng)應(yīng)用,離心干燥器的金屬網(wǎng)籠,利用離心運(yùn)動(dòng)把附著在物體上的水分甩掉的裝置,解釋：,o,F<mr,2,F,當(dāng)網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較慢時(shí)，水滴跟物體的附著力F足以提供所需的向心力F使水滴做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)網(wǎng)籠轉(zhuǎn)得比較快時(shí)，附著力F不足以提供所需的向心力F，于是水滴做離心運(yùn)動(dòng)，穿過網(wǎng)孔，飛到網(wǎng)籠外面。,當(dāng)脫水筒轉(zhuǎn)得比較慢時(shí)，水滴跟物體的附著力F足以提供所需的向心力使水滴做圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)脫水筒轉(zhuǎn)得比較快時(shí)，附著力F不足以提供所需的向心力，于是水滴做離心運(yùn)動(dòng)，穿過小孔，飛到脫水筒外面。,利用離心運(yùn)動(dòng)把附著在物體上的水分甩掉,離心拋擲,離心脫水,離心分離,離心甩干,離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用小結(jié)：,例3：下列說法正確的是（）A作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突然消失時(shí)，將沿圓周半徑方向離開圓心B作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，在所受合外力突然消失時(shí)，將沿圓周切線方向離開圓心C作勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體，它自己會(huì)產(chǎn)生一個(gè)向心力，維持其作圓周運(yùn)動(dòng)D作離心運(yùn)動(dòng)的物體，是因?yàn)槭艿诫x心力作用的緣故,B,2、離心現(xiàn)象的應(yīng)用和防止,離心干燥器；洗衣機(jī)的脫水；“棉花”糖的制作等等。,工廠里高速運(yùn)轉(zhuǎn)的砂輪為什么要有外殼？車輛轉(zhuǎn)彎半徑不能太小等。,例4：飛機(jī)在空氣中豎直平面內(nèi)用v=150m/s的速度特技表演飛行。如果飛行的圓半徑R=1000m當(dāng)飛機(jī)到圖中、b、c、d各位置時(shí)，質(zhì)量為60kg的飛行員對(duì)機(jī)座的壓力或?qū)ζУ睦Ω魇嵌嗌?,解析：a位置：皮帶提供飛行員的拉力為1.95103N；b位置：皮帶提供飛行員的拉力為7.5102N；c位置：座位提供飛行員的支持力為1.95103N；d位置：座位提供飛行員的支持力為7.5102N。,例5、如圖，一長為2L的輕桿中央有一光滑的小孔O，兩端各固定質(zhì)量分別為m和2m的小球，光滑的鐵釘穿過小孔垂直釘在豎直的墻壁上，將輕桿在豎直面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)2m轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)速度為5Lg，在轉(zhuǎn)動(dòng)的過程中，忽略空氣的阻力。求此時(shí)桿對(duì)鐵釘作用力的大小和方向,答案：桿對(duì)鐵釘作用力的大小為8mg,方向豎直向下。,例6、如圖示，支架質(zhì)量為M、始終靜止在水平地面上，轉(zhuǎn)軸O處用長為l的線懸掛一個(gè)質(zhì)量為m的小球，（1）把線拉至水平后靜止釋放小球，當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最低處時(shí)，水平面對(duì)支架的支持力N為多大？（2）若使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)處時(shí)，支架恰好對(duì)水平地面無壓力，則小球在最高點(diǎn)處的速度v為多大？,解：,（1）對(duì)小球，由機(jī)械能守恒定律1/2mv12=mgl,最低點(diǎn)處：T-mg=mv12/l,T=3mg,對(duì)支架受力如圖示N=Mg+T=(M+3m)g,（2）小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)處時(shí)，支架恰好對(duì)水平地面無壓力,則支架受到球向上的拉力T1=Mg,對(duì)小球:T1+mg=mv2/l,例7、如圖所示，在光滑水平桌面ABCD中央固定有一邊長為0.4m光滑小方柱abcd。長為L=1m的細(xì)線，一端拴在a上，另一端拴住一個(gè)質(zhì)量為m=0.5kg的小球。小球的初始位置在ad連線上a的一側(cè)，把細(xì)線拉直，并給小球以V0=2m/s的垂直于細(xì)線方向的水平速度使它作圓周運(yùn)動(dòng)。由于光滑小方柱abcd的存在，使線逐步纏在abcd上。若細(xì)線能承受的最大張力為7N（即繩所受的拉力大于或等于7N時(shí)繩立即斷開），那么從開始運(yùn)動(dòng)到細(xì)線斷裂應(yīng)經(jīng)過多長時(shí)間？小球從桌面的哪一邊飛離桌面?,答案：經(jīng)過時(shí)間0.4s;小球從桌面的AD邊飛離桌面,三、航天器中的失重現(xiàn)象四、離心運(yùn)動(dòng)1離心現(xiàn)象的分析與討論2離心運(yùn)動(dòng)的應(yīng)用和防止,謝謝各位，祝同學(xué)們學(xué)習(xí)愉快！,