圆周运动中的临界问题高一物理教学PPT课件.ppt

练习册P33 例4 例1、如图所示，细杆的一端与一小球相连，可绕过O的水平轴自由转动。现给小球一初速度，使它做圆周运动。图中a、b分别表示小球轨道的最低点和最高点，则杆对球作用力可能是　（　AB　） A、a处为拉力，b处为拉力 B、a处为拉力，b处为推力 C、a处为推力，b处为拉力 D、a处为推力，b处为推力 a b 例2　 长度为L＝0.5m的轻质细杆OA，A端有一质量为m＝3.0kg的小球，如图5所示，小球以O点为圆心在竖直平面内做圆周运动，通过最高点时小球的速率是2.0m／s，g取10m／s2，则此时细杆OA受到　　　　（　B　） A、6.0N的拉力 B、6.0N的压力 C、24N的拉力 D、24N的压力 例3：长L＝0.5m，质量可以忽略的的杆，其下端固定于O点，上端连接着一个质量m＝2kg的小球A，A绕O点做圆周运动（同图5），在A通过最高点，试讨论在下列两种情况下杆的受力： ①当A的速率v1＝1m／s时: ②当A的速率v2＝4m／s时: 例题1：绳子系着装有水的木桶，在竖直面内做圆周运动，水的质量m=0.5kg，绳子长度为l=60cm，求： A、最高点水不留出的最小速度？ B、设水在最高点速度为V=3m/s，求水对桶底的压力？ 2.4m/s 2.5N 例题2：如图所示，一质量为m的小球，用长为L细绳系住，使其在竖直面内作圆周运动.(1)若过小球恰好能通过最高点，则小球在最高点和最低点的速度分别是多少？小球的受力情况分别如何？(2)若小球在最低点受到绳子的拉力为10mg，则小球在最高点的速度及受到绳子的拉力是多少？ mg O 2 生活中的圆周运动 请思考：列车的脱轨、翻车事故容易出现在什么地方？ 铁路的弯道处 铁路的弯道 火车车轮的构造 火车车轮有突出的轮缘 问题1、火车转弯： FN F G 1、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. 怎么办? 火车转弯： 铁路的弯道 (2) 外轨高内轨低时转弯 G Fn N h L θ θ 此为火车转弯时的设计速度 r 思考: (1)如果v行驶v设计,情况如何? (2)如果v行驶v设计,情况如何? θ很小时,sinθ≈tanθ 火车转弯： 当v=v0时： 当vv0时： 当vv0时： 轮缘不受侧向压力,最安全的转弯速度 轮缘受到外轨向内的挤压力, 外轨易损坏。 轮缘受到内轨向外的挤压力, 内轨易损坏。 F弹 F弹 火车转弯： 铁路弯道处超速是火车脱轨和翻车的主要原因 1、火车轨道在转弯处外轨高于内轨，其高度差由转弯半径与火车速度确定。若在某转弯处规定行驶的速度为v，则下列说法中正确的是（ AC ） A、 当以v的速度通过此弯路时，火车重力与轨道面支持力的合力提供向心力 B、 当以v的速度通过此弯路时，火车重力、轨道面支持力和外轨对轮缘弹力的合力提供向心力 C、当速度大于v时，轮缘挤压外轨 D、当速度小于v时，轮缘挤压外轨 练习册 p33 变式3 （考试报2014年2月18日攻克三车转弯问题 例1） 问题2：汽车过桥问题 当汽车对桥的压力为零时。 （临界速度） 1.求汽车以速度v过半径为r 的拱桥最高点时对拱桥的压力？ 【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得： 可见汽车的速度越大对桥的压力越小。 N G 当ｖ大于ｖ临界时，汽车做什么运动？ 飞离桥面做平抛运动！ 汽车过桥问题 由于加速度ａ竖直向下，属失重现象。 m 2.求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？ N G 【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得： 可见汽车的速度V越大，对桥的压力越大。 由于加速度ａ的方向竖直向上，属