第20讲圆周运动中的临界问题ppt课件.pptx

《第20讲圆周运动中的临界问题ppt课件.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、江苏版物理第20讲　圆周运动中的临界问题1.离心运动(1)定义:做匀速圆周运动的物体,在所受合力突然消失或者不足以提供圆周运动所需向心力的情况下,就做①逐渐远离圆心的运动,这种运动叫做离心运动。知识梳理与自测(2)本质:离心现象是物体②惯性的表现。(3)力与运动的关系a.向心力的作用效果是改变物体的运动方向,如果物体受到的合外力恰好等于物体所需的向心力,物体就做③匀速圆周运动,此时F=mrω2。b.如果向心力突然消失,则物体的速度方向不再变化,由于惯性,物体将沿此时的速度方向(即切线方向),按此时的速度

2、大小飞出,这时F=④0。c.如果提供的外力小于物体做匀速圆周运动所需的向心力,虽然物体的速度方向还要变化,但速度方向变化较慢,因此物体偏离原来的圆周做离心运动,其轨迹为圆周和切线间的某条线,这时F⑤

3、最高点时绳子的拉力不可能为零C.若小球刚好能在竖直平面内做圆周运动,则其在最高点的速率为D.小球过最低点时绳子的拉力一定大于小球重力(3)一轻杆一端固定一质量为m的小球,以另一端为轴在竖直平面内做圆周运动。小球运动到最高点时,关于小球受力,下列说法中正确的是(C)A.轻杆对小球的作用力不可能向下B.轻杆对小球的作用力不可能为零C.轻杆对小球的作用力和小球重力的合力提供向心力D.小球所受的向心力不可能为零对离心运动条件的分析关于离心运动的条件,如图所示。(1)做圆周运动的物体,当合外力消失时,它就以这一时

4、刻的线速度沿切线方向飞出去;要点突破(2)当合外力突然减小为某一个值时,物体将会在切线方向与圆周之间做离心运动。注意    ①做离心运动的物体不存在所谓的“离心力”作用,因为没有任何物体提供这种力(不管是以什么方式命名的力,只要是真实存在的,一定有施力物体);②离心运动的运动学特征是物体逐渐远离圆心,动力学特征是物体所受合外力消失或不足以提供其所需的向心力;③若提供的向心力大于物体所需的向心力,表现为向心的趋势(离圆心越来越近)。例1    如图所示,在匀速转动的圆盘上,沿半径方向放置以细线相连的质量均

5、为m的A、B两个小物块(可看做质点)。A离轴心r1=20cm,B离轴心r2=30cm,A、B与盘面间相互作用的最大静摩擦力为其重力的0.4倍。求:(1)若细线上没有张力,圆盘转动的角速度ω应满足什么条件?(2)欲使A、B与盘面不发生相对滑动,则圆盘转动的最大角速度多大?(g取10m/s2)解析    (1)当圆盘转动较慢时,A、B之间的细线上没有张力,能够提供的最大向心力均为最大静摩擦力。由Fn=mω2r可知,B比A需要的向心力大,故对B有:kmg=m·r2,ω1==rad/s=rad/s,即当圆盘转动

6、的角速度满足ω≤rad/s时,细线上没有张力。(2)由上述分析可知,当ω>rad/s时,细线上有张力,设其大小为FT,提供A、B做匀速圆周运动的向心力分别为:FnA=Ff-FT,FnB=FT+Ff,显然,当A受到的摩擦力Ff达到最大静摩擦力时,A、B将要相对圆盘发生滑动,故对A有:kmg-FT=mr1,对B有:FT+kmg=mr2,解得:ω2=4rad/s。答案    (1)ω≤rad/s    (2)4rad/s针对训练1　如图是摩托车比赛转弯时的情形,转弯处路面常是外高内低,摩托车转弯有一个最大安全

7、速度,若超过此速度,摩托车将发生滑动。对于摩托车滑动的问题,下列论述正确的是(　    )A.摩托车一直受到沿半径方向向外的离心力作用B.摩托车所受外力的合力小于所需的向心力C.摩托车将沿其线速度的方向沿直线滑去D.摩托车将沿其半径方向沿直线滑去答案    B解析　摩托车只受重力、地面支持力和地面的摩擦力作用,不存在离心力,A项错误。当摩托车所受外力的合力小于所需的向心力时,摩托车将在切线方向与圆周之间做离心曲线运动,故B项正确,C、D项错误。圆周运动中的临界问题的分析与求解(不只是竖直平面内的圆周运动

8、中存在临界问题,其他许多情况也有临界问题),一般都是先假设出某量达到最大或最小的临界情况,进而建立方程求解。1.水平面内圆周运动的临界问题例2    (2014课标Ⅰ,20,6分)如图,两个质量均为m的小木块a和b(可视为质点)放在水平圆盘上,a与转轴OO'的距离为l,b与转轴的距离为2l。木块与圆盘的最大静摩擦力为木块所受重力的k倍,重力加速度大小为g。若圆盘从静止开始绕转轴缓慢地加速转动,用ω表示圆盘转动的角速度,下列说法正确的是(