高一物理圓周運(yùn)動(dòng)經(jīng)典例題

1、 1課 題圓周運(yùn)動(dòng)典型例題教 學(xué) 目 的1．掌握描述圓周運(yùn)動(dòng)的物理量及相關(guān)計(jì)算公式；2．學(xué)會(huì)應(yīng)用牛頓第二定律解決圓周運(yùn)動(dòng)問(wèn)題3．掌握分析、解決圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的基本方法和基本技能4. 會(huì)運(yùn)用受力分析及向心力公式解決圓周運(yùn)動(dòng)的臨界問(wèn)題重 難 點(diǎn) 會(huì)分析判

2、斷臨界時(shí)的速度或受力特征；應(yīng)用牛頓第二定律解決圓周運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力學(xué)問(wèn)題教 學(xué) 內(nèi) 容【基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)總結(jié)】 【基礎(chǔ)知識(shí)網(wǎng)絡(luò)總結(jié)】1．變速圓周運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)： ．變速圓周運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：（1）速度大小變化——有切向加速度、速度方向改變——有向心加速度．故合加速度不一定指向圓心．（2）合外力不全部提供作為向心力，合外力不指向圓心．2．處理圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題般步驟 ．處理圓周運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題般步驟（1）確定研究對(duì)象，進(jìn)行受力分析，畫(huà)出運(yùn)動(dòng)草圖（2

3、）標(biāo)出已知量和需求的物理量（3）建立坐標(biāo)系，通常選取質(zhì)點(diǎn)所在位置為坐標(biāo)原點(diǎn)，其中一條軸與半徑重合（4）用牛頓第二定律和平衡條件建立方程求解．3．火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題 ．火車轉(zhuǎn)彎問(wèn)題由于火車的質(zhì)量比較大，火車拐彎時(shí)所需的向心力就很大．如果鐵軌內(nèi)外側(cè)一樣高，則外側(cè)輪緣所受的壓力很大，容易損壞；實(shí)用中使外軌略高于內(nèi)軌，從而重力和彈力的合力提供火車拐彎時(shí)所需的向心力．鐵軌拐彎處半徑為 R，內(nèi)外軌高度差為 H，兩軌間距為 L，火車總質(zhì)量為 M，則：(1)

4、火車在拐彎處運(yùn)動(dòng)的“規(guī)定速度”即內(nèi)外軌均不受壓的速度 vP．(2)若火車實(shí)際速度大于 vP，則外軌將受到側(cè)向壓力．(3)若火車實(shí)際速度小于 vP，則內(nèi)軌將受到側(cè)向壓力． 32．彈力只可能向上，如車過(guò)橋。在這種情況下有： ，否則車將離開(kāi)橋面，做 gR v mg Rmv F mg ? ? ? ? ? ,2平拋運(yùn)動(dòng)。3．彈力既可能向上又可能向下，如管內(nèi)轉(zhuǎn)（或桿連球、環(huán)穿珠） 。這種情況下，速度大小 v 可以取任意值。但可以進(jìn)一步討論：①

5、當(dāng) 時(shí)物體受到的彈力必然是向下 gR v ?的；當(dāng) 時(shí)物體受到的彈力必然是向上的；當(dāng) 時(shí)物體受到的彈力恰好為 gR v ? gR v ?零。②當(dāng)彈力大小 Fmg 時(shí)，向心力只有一解：F +mg；當(dāng)彈力 F=mg 時(shí)，向心力等于零?！局仉y點(diǎn)例題啟發(fā)與方法總結(jié)】 【重難點(diǎn)例題啟發(fā)與方法總結(jié)】1、如圖所示，質(zhì)量為 m=0.1kg 的小球和 A、B 兩根細(xì)繩相連，兩繩固定在細(xì)桿的 A、B 兩點(diǎn)，其中 A 繩長(zhǎng)LA=2m，當(dāng)兩繩都拉直時(shí)，A、B

6、兩繩和細(xì)桿的夾角θ1=30°，θ2=45°，g=10m/s2．求：（1）當(dāng)細(xì)桿轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω在什么范圍內(nèi)，A、B 兩繩始終張緊？（2）當(dāng)ω=3rad/s 時(shí)，A、B 兩繩的拉力分別為多大？[解析 解析]（1）當(dāng) B 繩恰好拉直，但 TB=0 時(shí)，細(xì)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω1，有： TAcos30°=mg0 2 10 30 sin 30 sin A A L m T ? ?解得：ω1=2．4 rad/s當(dāng) A 繩恰

7、好拉直，但 TA=0 時(shí)，細(xì)桿的轉(zhuǎn)動(dòng)角速度為ω2，有： mg TB ? 0 45 cos0 2 20 30 sin 45 sin A B L m T ? ?解得：ω2=3.15（rad/s）要使兩繩都拉緊 2.4 rad/s≤ω≤3.15 rad/s（2）當(dāng)ω=3 rad/s 時(shí)，兩繩都緊．? ? ? ? ? 30 sin 45 sin 30 sin 2A B A L m T T ?TA=0.27 N， TB=1.09 N m