向心力及向心加速度的求解公式精品文稿.ppt

向心力及向心加速度的求解公式第1页，本讲稿共15页 在日常生活中有很多圆周运动的实例：骑自行车、摩托车转弯，汽车、火车转弯，车通过凸形桥、凹形桥，飞机作俯冲拉起运动等都是圆周运动，这些运动的向心力的来源是什么？下面我们就通过几个具体问题来分析向心力的来源。第2页，本讲稿共15页第六节匀速圆周运动的实例分析第3页，本讲稿共15页 1、进一步理解向心力是物体沿半径方向的合外力。2、进一步理解向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动(各物理量必须为同一时刻的瞬时值)。3、会在具体问题中分析向心力的来源。教学目标：第4页，本讲稿共15页实例分析：实例1、火车转弯：第5页，本讲稿共15页c c：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：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。和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨。1、内外轨道一样高时GFNFa a：此时火车受力：重力、支持力、：此时火车受力：重力、支持力、机车的牵引力、空气及机车的牵引力、空气及铁轨的阻力、铁轨的阻力、外轨对轮缘的弹力。外轨对轮缘的弹力。b b：外轨对轮缘的弹力：外轨对轮缘的弹力F F提供向心力。提供向心力。F=mvF=mv2 2/r/r 第6页，本讲稿共15页 说明：转弯处要选择内说明：转弯处要选择内外轨适当的高度差，使转弯外轨适当的高度差，使转弯时所需的向心力时所需的向心力F F完全由重力完全由重力G G和支持力和支持力N N的合力来提供，的合力来提供，这样外轨就不受轮缘的挤压这样外轨就不受轮缘的挤压了。了。转弯处转弯处-外轨略高于内轨。外轨略高于内轨。向心力向心力2 2、外轨略高于内轨时、外轨略高于内轨时第7页，本讲稿共15页实例2：汽车过拱桥的问题 汽车在拱桥上以速度v前进，桥面的圆弧半径为R，求汽车过桥的最高点时对桥面的压力？e:e:又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，所以所以 a a：选汽车为研究对象：选汽车为研究对象b b：对汽车进行受力分析：受到重力和桥：对汽车进行受力分析：受到重力和桥对车的支持力对车的支持力c c：上述两个力的合力提供向心力、且向心力方：上述两个力的合力提供向心力、且向心力方向向下向向下 d d：建立关系式：建立关系式：F向=G-F1=2mvr且且解析：解析：说明：说明：上述过程中汽车做的不是匀速圆周运动，我们仍使上述过程中汽车做的不是匀速圆周运动，我们仍使用了匀速圆周运动的公式，原因是向心力和向心加速度的公式用了匀速圆周运动的公式，原因是向心力和向心加速度的公式对于变速圆周运动同样适用。对于变速圆周运动同样适用。失重失重第8页，本讲稿共15页 思考与讨论2 2、请你根据上面分析汽车通过凸形桥的思、请你根据上面分析汽车通过凸形桥的思路，分析一下汽车通过凹形桥最低点时对桥路，分析一下汽车通过凹形桥最低点时对桥的压力（如图）。这时的压力比汽车的重量的压力（如图）。这时的压力比汽车的重量大还是小？大还是小？1 1、根据上面的分析可以看出，汽车行驶的速度越大，汽车对桥、根据上面的分析可以看出，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力越小。试分析一下，当汽车的速度不断增大时，会有什么的压力越小。试分析一下，当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生呢？现象发生呢？解析：解析：GF2mvrFG=F=G+2mvrF=FG汽车竖直方向受两个力汽车竖直方向受两个力:G、FF越大越大,轮胎的形变越大轮胎的形变越大,易爆胎易爆胎飞离桥面飞离桥面完全失重完全失重超重超重第9页，本讲稿共15页（4 4）解方程，对结果进行必要的讨论。）解方程，对结果进行必要的讨论。运用向心力公式解题的步骤：运用向心力公式解题的步骤：（1 1）明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周运）明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周运动，找到圆心和半径。动，找到圆心和半径。（2 2）确定研究对象在某个位置所处的状态，进行具）确定研究对象在某个位置所处的状态，进行具体的受力分析，分析是哪些力提供了向心力。体的受力分析，分析是哪些力提供了向心力。（3 3）建立以向心方向为正方向的坐标，据向心力公）建立以向心方向为正方向的坐标，据向心力公式列方程。式列方程。第10页，本讲稿共15页实例实例3 3：“水流星水流星”模型模型杂杂技技演演员员表表演演“水水流流星星”节节目目，我我们们发发现现不不管管演演员员怎怎样样抡抡，水水都都不不会会从从杯杯里里洒洒出出，甚甚至至杯杯子子在在竖竖直直面面内内运运动动到到最最高高点点时时，已已经经杯杯口口朝朝下下，水水也也不不会会从从杯杯子子里里洒洒出出。这这是是为为什什么么？取杯中的水为研究对象取杯中的水为研究对象:杯中的水是在竖直平面内作圆周运动杯中的水是在竖直平面内作圆周运动在最高点时受到两个力的作用：重力和杯底在最高点时受到两个力的作用：重力和杯底对水的弹力对水的弹力有有:N+mg=mv2/r第11页，本讲稿共15页思考题？自行车转弯时，稍一倾斜就过去了，摩托车转弯倾斜度要大一些。摩托赛车时转弯，倾斜度更大，几乎倒在地上。问：什么力提供向心力？向心力与倾斜度有关吗？有何关系？解答：解答：由地面由地面对车的静摩对车的静摩擦力提供擦力提供 有关系，有关系，倾斜度越大，倾斜度越大，向心力越大向心力越大第12页，本讲稿共15页作业：P98 4、54、补充：汽车以多大的速度驶过桥顶时，汽车对桥面的压力为零？第13页，本讲稿共15页 1、用绳系一个小球，使它在光滑水平桌面上做匀速圆周运动，小球受几个力的作用？有人说，受4个力的作用：重力、桌面的支持力、绳的拉力、向心力。这种分析对吗？为什么？课堂练习：不对，受三个力作用不对，受三个力作用向心力（绳的拉力）是它们的合力向心力（绳的拉力）是它们的合力O第14页，本讲稿共15页 2、把一个小球放在玻璃漏斗里，晃动几下漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动（如图）。小球的向心力是由什么力提供的？是重力和漏斗壁对小球支持力的是重力和漏斗壁对小球支持力的合力提供的合力提供的F第15页，本讲稿共15页