竖直面的圆周运动课件.ppt

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1、一、匀速圆周运动1．匀速圆周运动的特点匀速圆周运动是变速运动（v方向时刻在变），而且是变加速运动（a方向时刻在变）。2．描述匀速圆周运动的物理量描述匀速圆周运动的物理量有线速度v、角速度ω、周期T、频率f、转速n、向心加速度a等等。凡是直接用皮带传动（包括链条传动、摩擦传动）的两个轮子，两轮边缘上各点的线速度大小相等；凡是同一个轮轴上（各个轮都绕同一根轴同步转动）的各点角速度相等（轴上的点除外）。二、向心力和向心加速度（牛顿第二定律在圆周运动中的应用）1．做匀速圆周运动物体所受的合力为向心力“向心力

2、”是一种效果力。任何一个力，或者几个力的合力，或者某一个力的某个分力，只要其效果是使物体做匀速圆周运动的，都可以作为向心力。2．一般地说，当做圆周运动物体所受的合力不指向圆心时，可以将它沿半径方向和切线方向正交分解，其沿半径方向的分力为向心力，只改变速度的方向，不改变速度的大小；其沿切线方向的分力为切向力，只改变速度的大小，不改变速度的方向。分别与它们相应的向心加速度描述速度方向变化的快慢，切向加速度描述速度大小变化的快慢。如果沿半径方向的合外力大于做圆周运动所需的向心力，物体将做向心运动，半径将减

3、小；如果沿半径方向的合外力小于做圆周运动所需的向心力，物体将做离心运动，半径将增大。3．圆锥摆圆锥摆是运动轨迹在水平面内的一种典型的匀速圆周运动。其特点是由物体所受的重力与弹力的合力充当向心力，向心力的方向水平。也可以说是其中弹力的水平分力提供向心力（弹力的竖直分力和重力互为平衡力）。4．竖直面内圆周运动最高点处的受力特点及分类这类问题的特点是：由于机械能守恒，物体做圆周运动的速率时刻在改变，物体在最高点处的速率最小，在最低点处的速率最大。物体在最低点处向心力向上，而重力向下，所以弹力必然向上且大于

4、重力；而在最高点处，向心力向下，重力也向下，所以弹力的方向就不能确定了，要分三种情况进行讨论。1．（2005年上海市）对如图所示的皮带传动装置，下列说法中正确的是BDA．A轮带动B轮逆时针方向旋转B．B轮带动A轮逆时针方向旋转C．C轮带动D轮顺时针方向旋转D．D轮带动C轮顺时针方向旋转ABCD2．（2005年上海市）一水平放置的圆盘绕竖直固定轴转动。在圆盘上沿半径开有一条宽度为2mm的均匀狭缝。将激光器与传感器上下对准，使二者间连线与转轴平行，分别置于圆盘的上下两侧，且可以同步地沿圆盘半径方向匀速移

5、动，激光器连续向下发射激光束。在圆盘转动过程中，当狭缝经过激光器与传感器之间时，传感器接收到一个激光信号，并将其输入计算机，经处理后画出相应图线。图（a）为该装置示意图，图（b）为所接收的光信号随时间变化的图线。横坐标表示时间，纵坐标表示接收到的激光信号强度，图中Δt1=1.0×10-3s，Δt2=0.8×10-3s。⑴利用图（b）中的数据求1s时圆盘转动的角速度；⑵说明激光器和传感器沿半径移动的方向；激光器传感器图（a）图（b）Δt1Δt2Δt3t(s)IO0.21.01.8⑶求图（b）中第三个激

6、光信号的宽度Δt3。三、关于圆周运动的特点圆周运动是曲线运动（速度的方向变化）是变速运动（合力、加速度不为零）匀速圆周运动的合外力总是向心的（非匀速圆周运动的合外力不一定向心）圆周运动是加速度变化的变速运动竖直面内的圆周运动水流星设水的质量为m，杯子运动到最高点时速率为v，绳长为r则有：解：① 当时，Ｎ＝０，水在杯中刚好不流出②  当时，Ｎ>０③当时，Ｎ<０，此时水将会流出杯子。水流星设水的质量为m，杯子运动到最高点时速率为v，绳长为r则有：解：∵N≥0∴v≥GNN+mg=mv2/r过山车结论：物体

7、分离的临界条件是：N=0超重失重当时，Ｎ=０,小车脱离绳系球在竖直平面内圆周运动分析从动力学角度分析运动性质与最大速度的位置从能量角度分析最大速度的位置vovoGFABCosrtstvvaa四、关于圆周运动的物理量1.线速度与角速度线速度:v=s/t=2r/T(m/s)角速度:=/t=2/T=2f(rad/s)v与的关系:v=r2.向心加速度:a=v2/r=2r=42r/T2=vω3.向心力:F=mv2/r=m2r=m42r/T21.如图所示,皮带不打滑,O1、O2通过皮带

8、传动做匀速圆周运动,a、b分别是两轮边缘上的一点,c是O1轮中间的一点.Ra=2Rb=2Rc.求1.线速度大小之比va:vb:vc.2.角速度大小之比a:b:c.3.加速度大小之比aa:ab:ac.o1o2abc2.如图所示,直径为d的纸制圆筒以角速度绕轴心逆时针匀速转动.一子弹对准圆筒并沿直径射入圆筒.子弹在圆筒上先后留下a、b两个弹孔,且aob=.1.若圆筒旋转不到半周时,求子弹的速度.*2.若圆筒旋转周数未知,求子弹的速度.oab五、关于匀速圆周运