高一物理《生活中的圆周运动》课件.ppt
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- 关 键 词:
- 生活中的圆周运动 物理 生活 中的 圆周运动 课件
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1、生活中的圆周运动 竖直平面内的圆周运动一般是变速圆周运动,竖直平面内的圆周运动一般是变速圆周运动,运动的速度大小、方向在不断地发生变化,运动运动的速度大小、方向在不断地发生变化,运动过程复杂,合外力不仅要改变运动方向,还要改过程复杂,合外力不仅要改变运动方向,还要改变速度大小,所以一般不研究任意位置的情况,变速度大小,所以一般不研究任意位置的情况,只研究特殊的临界位置只研究特殊的临界位置最高点和最低点。最高点和最低点。一、两类模型一、两类模型轻绳类和轻杆类轻绳类和轻杆类(一)轻绳类一)轻绳类:如图如图1 1所示,运动质点在一轻绳的所示,运动质点在一轻绳的作用下绕中心点作变速圆周运动。由于作用下
2、绕中心点作变速圆周运动。由于绳子只能提供拉力而不能提供支持力,绳子只能提供拉力而不能提供支持力,质点在最高点所受的合力不能为零,合质点在最高点所受的合力不能为零,合力的最小值是物体的重力。力的最小值是物体的重力。在最高点的向心力方程:在最高点的向心力方程:RmVmgFN21 1、最高点:、最高点:rvmmgmin2(1 1)质点过最高点的临界条件:质点过最高点的临界条件:质点达最高点时绳子的拉力质点达最高点时绳子的拉力刚好为零,质点在最高点的向心力全部由质点的重力来提供,刚好为零,质点在最高点的向心力全部由质点的重力来提供,这时有这时有 这是质点通过最高点的最小速度,叫临界速度;此这是质点通过
3、最高点的最小速度,叫临界速度;此时质点过最高点的最小向心加速度;时质点过最高点的最小向心加速度;grvmin质点能通过最高点的条件是质点能通过最高点的条件是 ,当质点,当质点的速度小于这一值时,质点将运动不到最高点。的速度小于这一值时,质点将运动不到最高点。grvvnin2、最低点:、最低点:RmVmgFN2最低点的向心力方程:最低点的向心力方程:可知此时绳子的拉力不可能为零,其最小值为可知此时绳子的拉力不可能为零,其最小值为mg,速度为零,但不能通过最高点。,速度为零,但不能通过最高点。杂技杂技“水流星水流星”G一根绳子系着一个盛水的杯子,演员抡起绳子,杯子一根绳子系着一个盛水的杯子,演员抡
4、起绳子,杯子就在竖直面内做圆周运动,到最高点时,杯口朝下,就在竖直面内做圆周运动,到最高点时,杯口朝下,但杯中的水不会流下来,为什么呢?但杯中的水不会流下来,为什么呢?作圆周运动的物体总需要有作圆周运动的物体总需要有向心力。如图所示,当杯子以速向心力。如图所示,当杯子以速度度v v转过最高点时,杯中的向心力转过最高点时,杯中的向心力的方向向下;的方向向下;对杯中的水,对杯中的水,2vm g mrF 向即:即:vgr杯中的水恰不流出杯中的水恰不流出练习1GFN2NvFmg mr 由此可知,由此可知,v v越大,水对杯越大,水对杯子的压力越大。子的压力越大。表演表演“水流星水流星”节目的演员,只要
5、保持杯子在圆周节目的演员,只要保持杯子在圆周运动最高点的线速度满足:运动最高点的线速度满足:vgr若转速增大,若转速增大,时,即时,即 时,杯中水时,杯中水还有远离圆心的趋势,水当然不会流出,此时杯底是还有远离圆心的趋势,水当然不会流出,此时杯底是有压力,即有压力,即2vmmgrvgrGFN绳系着装有水的桶,在竖直平面内做圆周运动,绳系着装有水的桶,在竖直平面内做圆周运动,水的质量为水的质量为0.5Kg,绳长,绳长60Cm,求:,求:(1)最高点水不流出的最小速率;)最高点水不流出的最小速率;(2)水在最高点速率为)水在最高点速率为3m/s时,水对桶底的时,水对桶底的压力。压力。练习2(二)轻
6、杆类二)轻杆类:如图如图2 2所示,运动质点在一轻杆的所示,运动质点在一轻杆的作用下,绕中心点作变速圆周运动,由作用下,绕中心点作变速圆周运动,由于轻杆能对质点提供支持力和拉力,所于轻杆能对质点提供支持力和拉力,所以质点过最高点时受的合力可以为零,以质点过最高点时受的合力可以为零,质点在最高点可以处于平衡状态。所以质点在最高点可以处于平衡状态。所以质点过最高点的最小速度为零。质点过最高点的最小速度为零。(1 1)当)当v=0v=0时,轻杆对质点有竖直向上的支持力,时,轻杆对质点有竖直向上的支持力,其大小等于质点的重力,即:其大小等于质点的重力,即:F FN N=mg=mg1 1、最高点:、最高
7、点:gRvRmV2)2(mg0FN时,若则:杆对小球无作用力则:杆对小球无作用力而增大。,且拉力虽速度的增大质点有指向圆心的拉力提供向心力,杆对时,质点的重力不足以当gRV 过最高点的条件是:过最高点的条件是:V0V0大而减小。力,支持力虽速度的增质点有竖直向上的支持所需向心力,杆对时,质点的重力大于其当gRV 0二、可化为这两类模型的圆周运动二、可化为这两类模型的圆周运动 竖直平面内的圆周运动一般可以划分为这两类,竖直平面内的圆周运动一般可以划分为这两类,如竖直(光滑)圆弧内侧的圆周运动,水流星的运动,如竖直(光滑)圆弧内侧的圆周运动,水流星的运动,过山车运动等,可化为竖直平面内轻绳类圆周运
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