1、4 :圆周运动动力学问题及实例分析,厦门市大同中学高三物理备课组 制作,1、向心力及来源,（1）向心力是按 命名的力，其动力学效果在于产生向心加速度，方向指向圆心,它只改变线速度方向，不会改变线速度的大小，不做功。它可以是作圆周运动的物体受到的某一个力或是几个力的合力，或者是某一个力的分力。,效果,表达式：,（2）分析向心力来源的步骤是：首先确定研究对象运动的轨道平面和圆心的位置，然后分析圆周运动物体所受的力,作出受力图,最后找出充当向心力的力。,【知识梳理 双基再现】,2、动力学特征及应用,方向：指向圆心，时刻在变化。且有：,【知识梳理 双基再现】,（1）物体做匀速圆周运动时，圆周运动的向心
2、力是由 提供,合力,（2）物体做变速圆周运动时，只需将物体受到的力沿半径方向和垂直于半径方向进行正交分解，然后，沿半径方向的合力就提供向心力。沿切线方向的合力则用于改变线速度的大小。,【小试身手 轻松过关】,1、如图所示，小物体A与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起做匀速圆周运动，则A的受力情况是：( ) A受重力、支持力和指向圆心的摩擦力 B受重力、支持力 C受重力、支持力、向心力、摩擦力 D以上均不正确,A,2、下列物体做匀速圆周运动时，向心力分别有什么力提供？,【小试身手 轻松过关】,考点1:水平面内的匀速圆周运动,1.已知m、R、，物体相对圆盘静止， （1）求物体摩擦力大小 （2）圆盘转速
3、增加，摩擦力如何变化 （3）当摩擦力达到最大静摩擦时， 转速继续增加，物体运动状态有 何改变？,解:(1)摩擦力提供向心力，受力如图,(2)摩擦力增大，直至达到最大静摩擦力,(3)摩擦力不足以提供向心力,物体将做离心运动.,【合作探究 交流展示】,考点1：水平面内的圆周运动,【合作探究 交流展示】,铁路的弯道,火车车轮的构造,火车车轮有突出的轮缘,FN,F,G,铁路的弯道,(1)内外轨道一样高时转弯,火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力.,外轨对轮缘的弹力F提供向心力F=F向,由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的,且由于火车质量很大,故轮缘和外轨间的相互作用力很大,易损坏铁轨.,怎
4、么办?,【合作探究 交流展示】,考点1：水平面内的圆周运动,铁路的弯道,(2) 外轨高内轨低时转弯,h、r越大,火车转弯越安全,此为火车转变时的安全速度,思考: (1)如果v行驶v安全,情况如何? (2)如果v行驶v安全,情况如何?,很小时,sin=tan,【合作探究 交流展示】,考点1：水平面内的圆周运动,r,圆锥摆3、如图所示，一圆锥摆摆长为L，下端拴着质量为m的小球在水平面内作匀速圆周运动，当绳子与竖直方向成角时，圆锥摆的角速度是多少？,【合作探究 交流展示】,考点1：水平面内的圆周运动,小球受力：,竖直向下的重力G,沿绳方向的拉力T,小球的向心力：,由T和G的合力提供,解：,L,小球做
5、圆周运动的半径,由牛顿第二定律：,即：,F,考点1：水平面内的圆周运动,【合作探究 交流展示】,典型问题,模型1：绳子,受力分析,结论： F向心= G+FT = mv2/r,临界： F向心= mv02/r G,【合作探究 交流展示】,考点2:竖直平面内的圆周运动,变速竖直圆周运动中的临界问题：,模型2：轻杆,受力分析,结论： F向心= G+FN = mv2/r,【合作探究 交流展示】,考点2:竖直平面内的圆周运动,典型问题,变速竖直圆周运动中的临界问题：,球 绳 模 型,【举一反三 能力拓展】,球 杆 模 型,【举一反三 能力拓展】,（1）明确研究对象；,圆周运动解题一般方法：,（2）确定在哪个平面做圆周运动，找圆心和半径；,（3）确定研究的位置，受力分析，分析哪些力提供了向心力；,（5）据牛顿第二定律列方程。,小结：,（4）将物体受到的力沿半径方向和垂直于半径方向进行正交分解，然后，沿半径方向的合力就充当向心力。沿切线方向的合力为零（匀速圆周运动情况）或者用于改变线速度的大小（变速圆周运动情况）。,【迁移运用 巩固提高】,
