高一物理圓周運(yùn)動(dòng)(二)人教版知識(shí)精講.doc

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1、高一物理圓周運(yùn)動(dòng)（二）人教版【本講教育信息】一.教學(xué)內(nèi)容：圓周運(yùn)動(dòng)（二）二.知識(shí)要點(diǎn)：深刻理解向心力的概念，知道如果一個(gè)力或幾個(gè)力的合力的效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，這一個(gè)力或幾個(gè)力的合力就是向心力，會(huì)對(duì)圓周運(yùn)動(dòng)的物體進(jìn)行受力分析，會(huì)找向心力。知道物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件，知道什么是近心運(yùn)動(dòng)，什么是離心運(yùn)動(dòng)，知道外力大于向心力做近心運(yùn)動(dòng)，外力小于向心力，做離心運(yùn)動(dòng)。三.重難點(diǎn)分析：1.向心力及來(lái)源物體做圓周運(yùn)動(dòng)有加速度v2v2a2RRv產(chǎn)生這個(gè)加速度的力就叫向心力，這個(gè)力的大小為Fnmm2RRmv。方向總是指向圓心。只要物體所受外力大小為Fn，方向總指向圓心，那么這個(gè)力就可以做向心力

2、，若幾個(gè)力的合力大小為Fn，方向指向圓心，那么這幾個(gè)力的合力做向心力。因此①向心力是根據(jù)力的效果命名的，不是單獨(dú)一種性質(zhì)的力。②向心力可以由一個(gè)力提供也可以由幾個(gè)力的合力充當(dāng)，既幾個(gè)力共同做向心力，還可以由某一個(gè)力的分力作向心力。1.做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件，近心運(yùn)動(dòng)，離心運(yùn)動(dòng)。當(dāng)物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，外力v2或幾個(gè)外力的合大小FmRm2R方向總指向圓心，就是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)所需．要．的．力．恰好與合外力相等。若合外力F2mv則F所產(chǎn)生的加速度大于R2v，在垂直于v方向改變得過(guò)快，R速度偏向圓心過(guò)多，運(yùn)動(dòng)半徑減小做近心運(yùn)動(dòng)。v2v2若合外力Fm則F所產(chǎn)生的加速度比做半徑不變的圓周運(yùn)動(dòng)加速度小

3、，RR偏向圓心方向速度的改變慢，運(yùn)動(dòng)的半徑增大，做遠(yuǎn)離圓心的運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)稱離心運(yùn)動(dòng)。1.實(shí)例分析（1）火車轉(zhuǎn)彎火車左右兩側(cè)的車輪分別沿鐵軌運(yùn)動(dòng)，沿直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩條鋼軌位于同一水平面內(nèi)以防側(cè)傾倒。而當(dāng)火車轉(zhuǎn)彎時(shí)，有向心加速度需要向心力，為此使鋼軌不在一個(gè)平面內(nèi)，外側(cè)高而內(nèi)側(cè)低，本身不再是豎直的但能順利轉(zhuǎn)彎而不發(fā)生側(cè)傾，否則車輛不能受到外力，要做離心運(yùn)動(dòng)，發(fā)生傾覆。見(jiàn)下圖，列車轉(zhuǎn)彎時(shí)，靠近圓心一側(cè)為內(nèi)側(cè)，另一側(cè)為外側(cè)，相應(yīng)為內(nèi)軌外軌，與列車前進(jìn)方向無(wú)關(guān)。取水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎半徑為r，內(nèi)外軌距為d，內(nèi)外軌高度差為h。轉(zhuǎn)彎時(shí)豎直截面見(jiàn)右圖，由于轉(zhuǎn)彎在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)彎半徑為水平方向，向心加速度為水平方向。列車受力有重

4、力，豎直向下，路軌支持力FN方向與雙軌連線垂直，這兩個(gè)力的合力做向心力，沿水平方為F心。兩軌道連線傾角為，tanhF心dmgFhmg而F2v0mv為轉(zhuǎn)彎時(shí)速率心心0dr2∴v0hgrd2hrvg0dhrgv0d轉(zhuǎn)彎時(shí)速率hrg則外力的合力恰好等于向心力，若vdv0則外力的合力小于向心力，要做離心運(yùn)動(dòng)火車向外側(cè)翻倒，滑動(dòng)，火車對(duì)外側(cè)軌道有沿轉(zhuǎn)彎半徑向外的壓力，火車向外側(cè)推軌道。當(dāng)vv0則合外力大于向心力，要做近心運(yùn)動(dòng)，火車對(duì)內(nèi)側(cè)軌道有沿轉(zhuǎn)彎半徑向圓心方向的壓力，即火車對(duì)內(nèi)軌有向圓心方向的推力?；疖囂崴俎D(zhuǎn)彎半徑r不改變則內(nèi)外軌道高差h要增加，不然火車轉(zhuǎn)彎有危險(xiǎn)。（1）汽車過(guò)拱形橋和

5、凹形山坡底，設(shè)拱形橋半徑為r，汽車速率為v。（2）v2mgFNmr重力小。v2FNmgmrFNmg汽車對(duì)橋面壓力與FN等大比v2若v足夠大使g則FNr0汽車對(duì)橋面無(wú)壓力，汽車即將離開(kāi)橋面。v2若汽車沒(méi)有離開(kāi)橋面半徑與豎直方向成角，F(xiàn)Nmgcosmrv2v2即使v不變，F(xiàn)N也會(huì)隨增大而減小。當(dāng)v2mgcosmrcosgrarccos時(shí)，F(xiàn)N減小到零，汽車也即將離橋面。gr（1）圓錐擺長(zhǎng)度為l的細(xì)繩下端拴一個(gè)質(zhì)量為m的小球，固定繩的上端，使小球沿水平面內(nèi)的圓做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。細(xì)繩轉(zhuǎn)動(dòng)恰好形成一個(gè)錐面，所以叫圓錐擺。設(shè)繩與豎直方向成角，球轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度為。2F心mrrlsin而F心

6、mgtan∴mgtanm2lsin2glcosT22lcosg當(dāng)l一定，越大一定是越大，T越小，即轉(zhuǎn)得快。∴圓錐擺轉(zhuǎn)動(dòng)越快，懸線偏離豎直方向越多（1）上述圓錐擺運(yùn)動(dòng)中若線速度突然增大，則小球就要做離心運(yùn)動(dòng)使圓周運(yùn)動(dòng)半徑增大。v增大，而2rmgtanmv，2r相反若速度v減小就要做近心運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)半徑逐漸減小。即外力小于向心力時(shí)就要做離心運(yùn)動(dòng)，外力大于向心力時(shí)就要做近心運(yùn)動(dòng)。2.應(yīng)用勻速圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律求解問(wèn)題的步驟和方法。（1）確定研究對(duì)象（2）找到運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的狀態(tài)變化，即從什么位置開(kāi)始做圓周運(yùn)動(dòng)，要求的狀態(tài)是否為圓周運(yùn)動(dòng)。（3）對(duì)研究對(duì)象分析受力，尤其注意確定向心力方向。（4）建坐標(biāo)

7、系原點(diǎn)在圓心，指向圓心為正方向，坐標(biāo)軸隨物體運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)。（轉(zhuǎn)動(dòng)的坐標(biāo)系）（5）由牛頓第二定律列方程。注意未知量個(gè)數(shù)，列方程個(gè)數(shù)。注意：作用力，反作用力關(guān)系。（6）解方程，進(jìn)行必要的討論?！镜湫屠}分析】[例1]勻速行進(jìn)中的小車下面懸掛一個(gè)重物，若繩長(zhǎng)為l，行進(jìn)速度為v，當(dāng)小車突然剎車停止運(yùn)動(dòng)懸繩的拉力多大？（已知懸掛重物質(zhì)量為m）v.解析：小車勻速行進(jìn)時(shí)，重物以相同的速度一起勻速前進(jìn)，當(dāng)小車緊急剎車而停止時(shí)，