圓周運(yùn)動的常見模型PPT課件

1、1、輕繩模型 一細(xì)繩拴著質(zhì)量為m的小球在豎直平面內(nèi)做半徑為r的圓周運(yùn)動。 oArv1最低點(diǎn)：rvmmgT211mgT1第1頁/共18頁o思考：思考：小球小球過最高點(diǎn)的最小速過最高點(diǎn)的最小速度是多少度是多少? ? 最高點(diǎn)：rvmmgT2grvTmin, 0v當(dāng)v=vmin，小球恰好能夠通過最高點(diǎn)；當(dāng)vvmin，小球能夠通過最高點(diǎn)。mgT臨界速度臨界速度第2頁/共18頁實(shí)例一、 “水流星”在在“水流星水流星”表演中，杯表演中，杯子在豎直平子在豎直平面做圓周運(yùn)面做圓周運(yùn)動，在最高動，在最高點(diǎn)時，杯口點(diǎn)時，杯口朝下，但杯朝下，但杯中水卻不會中水卻不會流下來。流下來。第3頁/共18頁思考：過山車為什么在

2、最高點(diǎn)也不會掉下來？思考：過山車為什么在最高點(diǎn)也不會掉下來？實(shí)例二：過山車第4頁/共18頁類比拓展：單軌模型 一豎直放置、內(nèi)壁光滑圓環(huán)，其半徑為r，質(zhì)量為m的小球沿它的內(nèi)表面做圓周運(yùn)動，分析小球在最高點(diǎn)的速度應(yīng)滿足什么條件？rvmFgN2mr, 0mingvFN當(dāng)v=vmin，小球剛好能夠通過最高點(diǎn)；當(dāng)vvmin，小球能夠通過最高點(diǎn)。mgFN（臨界速度）第5頁/共18頁 要保證過山車在最高點(diǎn)不掉下來，此時的速度要保證過山車在最高點(diǎn)不掉下來，此時的速度必須滿足：必須滿足：grv 第6頁/共18頁鞏固練習(xí)鞏固練習(xí)1 1雜技演員在做水流星表演時，用繩系著裝有水的水桶，在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動，若水的質(zhì)

3、量m m0 05 kg5 kg，繩長l=60cml=60cm，(1)(1)若最高點(diǎn)水恰好不流出，求水的速度大小。 (2)(2)水在最高點(diǎn)速率v v3 m3 ms s時，求水對桶底的壓力sm/6N5 . 2第7頁/共18頁模型2：輕桿模型：長為r的輕桿一端固定著一質(zhì)量為m的小球，使小球在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動。 特點(diǎn): :桿對球的力可以是拉力也可以是推力voB第8頁/共18頁模型2、輕桿模型：v1oAmgF1rvmF211mg 最低點(diǎn)：拉力第9頁/共18頁mgFvorvmF2mg 最高點(diǎn)：拉力rvm2F-mg推力mgFvo思考思考: :在最高點(diǎn)時，在最高點(diǎn)時，桿對球的力何時表現(xiàn)為拉桿對球的力何時表

4、現(xiàn)為拉力？何時表現(xiàn)為推力？試求其臨界速度力？何時表現(xiàn)為推力？試求其臨界速度r, 00gvF第10頁/共18頁o思考思考: :最高點(diǎn)的最小速度是多少最高點(diǎn)的最小速度是多少? ?BvmgF最高點(diǎn)：最小速度v vminmin=0，此時mg=F第11頁/共18頁鞏固練習(xí)2 2一根長l l的細(xì)桿，一端拴一質(zhì)量m=0.2 kgm=0.2 kg的小球，使其在豎直平面內(nèi)繞繩的另一端做圓周運(yùn)動，求：(1)(1)小球通過最高點(diǎn)時的最小速度； (2)(2)若小球以速度v v1 1s s通過圓周最高點(diǎn)時，桿對小球的作用力拉力多大? ?方向如何？O OA A2m/s2m/s2.5N 2.5N 方向沿半徑指向圓心第12頁

5、/共18頁如圖，有一內(nèi)壁光滑、如圖，有一內(nèi)壁光滑、豎直豎直放放置的管型軌道，其半徑為置的管型軌道，其半徑為r，管內(nèi)有一質(zhì)量為管內(nèi)有一質(zhì)量為m的小球有做的小球有做圓周運(yùn)動圓周運(yùn)動，小球的直徑剛好略，小球的直徑剛好略小于管的內(nèi)徑小于管的內(nèi)徑.類比拓展：雙軌模型（管道模型）類比拓展：雙軌模型（管道模型）第13頁/共18頁GVGF1V1FFrvmFmg2rvmFmg2最高點(diǎn):; 最低點(diǎn)：rvmmg211F最小速度v vminmin=0，此時mg=Fr, 00gvF臨界速度：當(dāng)vv0，外壁對球有向下的壓力。第14頁/共18頁強(qiáng)化訓(xùn)練1.如圖所示，長為L的輕桿一端有一個質(zhì)量為m的小球，另一端有光滑的固定軸O，現(xiàn)給球一初速度，使球和桿一起繞O軸在豎直平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，不計(jì)空氣阻力，則（ ）A.小球到達(dá)最高點(diǎn)的速度必須大于 B.小球到達(dá)最高點(diǎn)的速度可能為0C.小球到達(dá)最高點(diǎn)受桿的作用力一定為拉力D.小球到達(dá)最高點(diǎn)受桿的作用力一定為支持力OLmLg第15頁/共18頁2.2.長度為的輕質(zhì)細(xì)桿，端有一質(zhì)量為，通過最高點(diǎn)時小球的速率為，取g=10m/sg=10m/s2 2, ,則此時細(xì)桿受到（ ）、的拉力、的壓力、的拉力、的壓力第16頁/共18頁3.游樂園里過山車原理的示意圖如圖所示。設(shè)過山車的總質(zhì)量為