高一物理圆周运动(二)人教版知识精讲.doc

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1、高一物理圆周运动（二）人教版【本讲教育信息】一.教学内容：圆周运动（二）二.知识要点：深刻理解向心力的概念，知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，这一个力或几个力的合力就是向心力，会对圆周运动的物体进行受力分析，会找向心力。知道物体做匀速圆周运动的条件，知道什么是近心运动，什么是离心运动，知道外力大于向心力做近心运动，外力小于向心力，做离心运动。三.重难点分析：1.向心力及来源物体做圆周运动有加速度v2v2a2RRv产生这个加速度的力就叫向心力，这个力的大小为Fnmm2RRmv。方向总是指向圆心。只要物体所受外力大小为Fn，方向总指向圆心，那么这个力就可以做向心力

2、，若几个力的合力大小为Fn，方向指向圆心，那么这几个力的合力做向心力。因此①向心力是根据力的效果命名的，不是单独一种性质的力。②向心力可以由一个力提供也可以由几个力的合力充当，既几个力共同做向心力，还可以由某一个力的分力作向心力。1.做匀速圆周运动的条件，近心运动，离心运动。当物体做匀速圆周运动，外力v2或几个外力的合大小FmRm2R方向总指向圆心，就是做匀速圆周运动所需．要．的．力．恰好与合外力相等。若合外力F2mv则F所产生的加速度大于R2v，在垂直于v方向改变得过快，R速度偏向圆心过多，运动半径减小做近心运动。v2v2若合外力Fm则F所产生的加速度比做半径不变的圆周运动加速度小

3、，RR偏向圆心方向速度的改变慢，运动的半径增大，做远离圆心的运动简称离心运动。1.实例分析（1）火车转弯火车左右两侧的车轮分别沿铁轨运动，沿直线运动时，两条钢轨位于同一水平面内以防侧倾倒。而当火车转弯时，有向心加速度需要向心力，为此使钢轨不在一个平面内，外侧高而内侧低，本身不再是竖直的但能顺利转弯而不发生侧倾，否则车辆不能受到外力，要做离心运动，发生倾覆。见下图，列车转弯时，靠近圆心一侧为内侧，另一侧为外侧，相应为内轨外轨，与列车前进方向无关。取水平面内转弯半径为r，内外轨距为d，内外轨高度差为h。转弯时竖直截面见右图，由于转弯在水平面内转弯半径为水平方向，向心加速度为水平方向。列车受力有重

4、力，竖直向下，路轨支持力FN方向与双轨连线垂直，这两个力的合力做向心力，沿水平方为F心。两轨道连线倾角为，tanhF心dmgFhmg而F2v0mv为转弯时速率心心0dr2∴v0hgrd2hrvg0dhrgv0d转弯时速率hrg则外力的合力恰好等于向心力，若vdv0则外力的合力小于向心力，要做离心运动火车向外侧翻倒，滑动，火车对外侧轨道有沿转弯半径向外的压力，火车向外侧推轨道。当vv0则合外力大于向心力，要做近心运动，火车对内侧轨道有沿转弯半径向圆心方向的压力，即火车对内轨有向圆心方向的推力。火车提速转弯半径r不改变则内外轨道高差h要增加，不然火车转弯有危险。（1）汽车过拱形桥和

5、凹形山坡底，设拱形桥半径为r，汽车速率为v。（2）v2mgFNmr重力小。v2FNmgmrFNmg汽车对桥面压力与FN等大比v2若v足够大使g则FNr0汽车对桥面无压力，汽车即将离开桥面。v2若汽车没有离开桥面半径与竖直方向成角，FNmgcosmrv2v2即使v不变，FN也会随增大而减小。当v2mgcosmrcosgrarccos时，FN减小到零，汽车也即将离桥面。gr（1）圆锥摆长度为l的细绳下端拴一个质量为m的小球，固定绳的上端，使小球沿水平面内的圆做匀速圆周运动。细绳转动恰好形成一个锥面，所以叫圆锥摆。设绳与竖直方向成角，球转动的角速度为。2F心mrrlsin而F心

6、mgtan∴mgtanm2lsin2glcosT22lcosg当l一定，越大一定是越大，T越小，即转得快。∴圆锥摆转动越快，悬线偏离竖直方向越多（1）上述圆锥摆运动中若线速度突然增大，则小球就要做离心运动使圆周运动半径增大。v增大，而2rmgtanmv，2r相反若速度v减小就要做近心运动，运动半径逐渐减小。即外力小于向心力时就要做离心运动，外力大于向心力时就要做近心运动。2.应用匀速圆周运动规律求解问题的步骤和方法。（1）确定研究对象（2）找到运动过程中的状态变化，即从什么位置开始做圆周运动，要求的状态是否为圆周运动。（3）对研究对象分析受力，尤其注意确定向心力方向。（4）建坐标

7、系原点在圆心，指向圆心为正方向，坐标轴随物体运动而运动。（转动的坐标系）（5）由牛顿第二定律列方程。注意未知量个数，列方程个数。注意：作用力，反作用力关系。（6）解方程，进行必要的讨论。【典型例题分析】[例1]匀速行进中的小车下面悬挂一个重物，若绳长为l，行进速度为v，当小车突然刹车停止运动悬绳的拉力多大？（已知悬挂重物质量为m）v.解析：小车匀速行进时，重物以相同的速度一起匀速前进，当小车紧急刹车而停止时，