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人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动教课内容课件ppt
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这是一份人教版 (2019)必修 第二册4 生活中的圆周运动教课内容课件ppt，文件包含64生活中的圆周运动2-课件-2021-2022学年高一下学期物理人教版2019必修第二册pptx、实验小球竖直面临界情况mp4、计算机模拟实验小球在竖直面的运动mp4、离心运动实例mp4等4份课件配套教学资源，其中PPT共27页， 欢迎下载使用。
洗衣机的滚筒高速旋转会将衣服上的水甩掉，从而达到甩干衣服的效果；赛车高速转弯时，可能会出现打滑甚至冲出赛道的危险。我们能否从圆周运动的角度解释其中的现象呢？
做圆周运动的物体受力情况
回顾上节——水平面内的圆周运动和竖直面内的圆周运动。
探究1 物体做离心运动的条件
做匀速圆周运动的物体受到的合力F=mꞷ2r刚好提供向心力。如果突然将F减为零，物体会怎样运动？为什么？如果0＜F＜mꞷ2r，物体会怎样运动？为什么？
牛顿第二定律F=ma的应用
“供需”平衡时物体做圆周运动
“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动
提供物体做圆周运动的力
物体做匀速圆周运动所需的力
必备知识1 离心运动的条件
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的向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。
条件：0 ≤F合＜mω2r
【例1】如图所示A，B，C三个物体（可视为质点）放在旋转圆台上，动摩擦因数均为μ（运动过程中最大静摩擦力等于滑动摩擦力），A质量是2m，B和C质量均为m，A、B离轴距离为R，C离轴距离为2R，当圆台旋转时，以下选项错误的是（ ） A．当圆台转速增大时，B比A先滑动 B．当圆台转速增大时，C比B先滑动 C．若A，B，C均未滑动，则C的向心加速度最大 D．若A，B，C均未滑动，则B的摩擦力最小
【解析】圆台转动时，摩擦力提供向心力，f=mω2r，当物体将要滑动时，f=mω2r=μmg， ，因此A、B同时滑动，C比B先滑动。向心加速度an=ω2r，因此C的向心加速度最大。f=mω2r，可知三个物体均未滑动时，B的摩擦力最小。
转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故.
当汽车转弯速度v较大时，所需要的向心力Fn也较大，一旦达到 Fn> Fmax，汽车将做离心运动，容易发生危险。
【例2】如图所示的四种情形中，防止离心现象的是（ ） A．甲图火车转弯时，不得超速通过 B．乙图民间艺人在制作棉花糖 C．丙图仪器通过高速旋转分离血液成分 D．丁图洗衣机甩干时内筒在高速旋转
【解析】A．火车转弯时，按规定速度通过是为了防止离心现象，故A正确；B．制作“棉花糖”的过程中，糖熔化后被甩出，做离心运动，是应用了离心现象，故B错误；C．通过高速旋转分离血液成分，是应用了离心现象，故C错误；D．洗衣机脱水利用了水在高速旋转，附着力小于向心力时做离心运动，是应用了离心现象，故D错误。故选A。
探究2 竖直面内圆周运动·轻绳模型
对于物体在竖直平面内做变速圆周运动的问题，中学阶段通常只研究物体通过最高点和最低点的情况。左图是轻绳拉住小球在竖直面内的的圆周运动的情形。当小球通过最高点时，其受力情况如何？如果速度较小，能否过最高点？
mg + FT = Fn
必备知识2 轻绳模型的临界分析
小球通过最高点有一临界速度v0，超过该速度才能通过最高点。
绳球模型与单轨模型原理相同，最高点约束力向下。
小球速度较小时，可能会离开轨道做斜抛运动。
竖直面内圆周运动的临界分析
【例3】质量m=1kg的小球在长为L=0.5m的细绳作用下，恰能在竖直平面内做圆周运动，细绳能承受的最大拉力Tmax=42N，转轴离地高度h=5m，不计阻力，g=10m/s2。 （1）小球经过最高点的速度是多少？ （2）若小球通过最高点时的速度v=3m/s，求此时绳中的拉力大小； （3）若小球在某次运动到最低点时细绳恰好被拉断，求之后小球的水平射程。
左图是轻杆拉住小球在竖直面内的的圆周运动的情形。当小球通过最高点时，其受力情况如何？轻杆对小球的作用力方向如何？如果速度较小，能否过最高点？
探究3 竖直面内圆周运动·轻杆模型
★ 轻杆模型(最高点)
必备知识3 轻杆模型的临界分析
小球通过最高点的速度最小可以为零，此时杆为支持力。
轻杆模型与双轨模型原理相同，最高点约束力可上可下。
对于轻杆同样大小的作用力，小球的速度可能出现多解。
【例4】如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置。两个质量均为m的小球a、b以不同的速度进入管内，a通过最高点A时，对管壁上部的压力为3mg，b通过最高点A时，对管壁下部的压力为0.75mg，求a、b两球落地点间的距离。
【分析】a通过最高点时，受到重力和上管壁向下的压力，合力为4mg，方向向下；b通过最高点时，受到重力和下管壁向上的支持力，合力为0.25mg，方向向下；根据向心力公式可分别求出两球在最高点的速度。之后根据平抛运动求出两球落地点之间的距离。
洗衣机的滚筒高速旋转会将衣服上的水甩掉，从而达到甩干衣服的效果；赛车高速转弯时，可能会出现打滑甚至冲出赛道的危险。我们能否从圆周运动的角度解释其中的现象呢？
做圆周运动的物体受力情况
回顾上节——水平面内的圆周运动和竖直面内的圆周运动。
探究1 物体做离心运动的条件
做匀速圆周运动的物体受到的合力F=mꞷ2r刚好提供向心力。如果突然将F减为零，物体会怎样运动？为什么？如果0＜F＜mꞷ2r，物体会怎样运动？为什么？
牛顿第二定律F=ma的应用
“供需”平衡时物体做圆周运动
“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动
提供物体做圆周运动的力
物体做匀速圆周运动所需的力
必备知识1 离心运动的条件
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的向心力时，做逐渐远离圆心的运动，这种运动叫做离心运动。
条件：0 ≤F合＜mω2r
【例1】如图所示A，B，C三个物体（可视为质点）放在旋转圆台上，动摩擦因数均为μ（运动过程中最大静摩擦力等于滑动摩擦力），A质量是2m，B和C质量均为m，A、B离轴距离为R，C离轴距离为2R，当圆台旋转时，以下选项错误的是（ ） A．当圆台转速增大时，B比A先滑动 B．当圆台转速增大时，C比B先滑动 C．若A，B，C均未滑动，则C的向心加速度最大 D．若A，B，C均未滑动，则B的摩擦力最小
【解析】圆台转动时，摩擦力提供向心力，f=mω2r，当物体将要滑动时，f=mω2r=μmg， ，因此A、B同时滑动，C比B先滑动。向心加速度an=ω2r，因此C的向心加速度最大。f=mω2r，可知三个物体均未滑动时，B的摩擦力最小。
转速过高时，砂轮、飞轮内部分子间的相互作用力不足以提供所需向心力，离心运动会使它们破裂，酿成事故.
当汽车转弯速度v较大时，所需要的向心力Fn也较大，一旦达到 Fn> Fmax，汽车将做离心运动，容易发生危险。
【例2】如图所示的四种情形中，防止离心现象的是（ ） A．甲图火车转弯时，不得超速通过 B．乙图民间艺人在制作棉花糖 C．丙图仪器通过高速旋转分离血液成分 D．丁图洗衣机甩干时内筒在高速旋转
【解析】A．火车转弯时，按规定速度通过是为了防止离心现象，故A正确；B．制作“棉花糖”的过程中，糖熔化后被甩出，做离心运动，是应用了离心现象，故B错误；C．通过高速旋转分离血液成分，是应用了离心现象，故C错误；D．洗衣机脱水利用了水在高速旋转，附着力小于向心力时做离心运动，是应用了离心现象，故D错误。故选A。
探究2 竖直面内圆周运动·轻绳模型
对于物体在竖直平面内做变速圆周运动的问题，中学阶段通常只研究物体通过最高点和最低点的情况。左图是轻绳拉住小球在竖直面内的的圆周运动的情形。当小球通过最高点时，其受力情况如何？如果速度较小，能否过最高点？
mg + FT = Fn
必备知识2 轻绳模型的临界分析
小球通过最高点有一临界速度v0，超过该速度才能通过最高点。
绳球模型与单轨模型原理相同，最高点约束力向下。
小球速度较小时，可能会离开轨道做斜抛运动。
竖直面内圆周运动的临界分析
【例3】质量m=1kg的小球在长为L=0.5m的细绳作用下，恰能在竖直平面内做圆周运动，细绳能承受的最大拉力Tmax=42N，转轴离地高度h=5m，不计阻力，g=10m/s2。 （1）小球经过最高点的速度是多少？ （2）若小球通过最高点时的速度v=3m/s，求此时绳中的拉力大小； （3）若小球在某次运动到最低点时细绳恰好被拉断，求之后小球的水平射程。
左图是轻杆拉住小球在竖直面内的的圆周运动的情形。当小球通过最高点时，其受力情况如何？轻杆对小球的作用力方向如何？如果速度较小，能否过最高点？
探究3 竖直面内圆周运动·轻杆模型
★ 轻杆模型(最高点)
必备知识3 轻杆模型的临界分析
小球通过最高点的速度最小可以为零，此时杆为支持力。
轻杆模型与双轨模型原理相同，最高点约束力可上可下。
对于轻杆同样大小的作用力，小球的速度可能出现多解。
【例4】如图所示，半径为R，内径很小的光滑半圆管竖直放置。两个质量均为m的小球a、b以不同的速度进入管内，a通过最高点A时，对管壁上部的压力为3mg，b通过最高点A时，对管壁下部的压力为0.75mg，求a、b两球落地点间的距离。
【分析】a通过最高点时，受到重力和上管壁向下的压力，合力为4mg，方向向下；b通过最高点时，受到重力和下管壁向上的支持力，合力为0.25mg，方向向下；根据向心力公式可分别求出两球在最高点的速度。之后根据平抛运动求出两球落地点之间的距离。
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