向心力的实例分析.ppt

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1、复习复习火车火车汽车汽车过山车过山车水流星水流星摩托车摩托车练习向心力的求解公式是什么？复习思考题：2mrwF rvm22)2(Tmr2)2(fmrF=mv2rF=m2rF=mvF=m a向向心力公式的应用向心力公式的应用受力情况受力情况运动情况运动情况物体所做的圆周运动物体所做的圆周运动,向心力由谁来提供向心力由谁来提供?rLm用细线系一小球，使它在竖直平面内做用细线系一小球，使它在竖直平面内做圆周运动，当小球达到最高点时，其受圆周运动，当小球达到最高点时，其受力情况是力情况是1、受到重力、线的拉力和向心力、受到重力、线的拉力和向心力2、可能只受到重力作用、可能只受到重力作用3、可能只受到线

2、的拉力、可能只受到线的拉力4、所受合外力为零、所受合外力为零2 2：说明：说明： a a：向心力是按效果命名的力；：向心力是按效果命名的力； b b：任何一个力或几个力的合力只要它的作用：任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力；受的向心力； c c：不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到：不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用外，还要另外受到向心力。另外物体的作用外，还要另外受到向心力。1 1：来源：分析和解决匀速圆周运动的问题，：来源：分析和解决匀速圆周运动的问题，关键的是要把向心力的来源搞清楚

3、。关键的是要把向心力的来源搞清楚。关于向心力关于向心力背景问题背景问题1 汽车过拱桥汽车过拱桥 汽车在汽车在平直公路平直公路上匀速行上匀速行驶时，所驶时，所受的合力受的合力等于等于0 0，那，那么当汽车么当汽车上凸形桥上凸形桥时，我们时，我们说它做圆说它做圆周运动，周运动，那么是什那么是什么力提供么力提供汽车的向汽车的向心力呢？心力呢？GFNrvF向向= G FNGFNrvF向向=FN G 汽车在拱桥上前进，桥面的圆弧半径为汽车在拱桥上前进，桥面的圆弧半径为R R，当它经过最，当它经过最高点时速度为高点时速度为v v，分析汽车过桥的最高点时对桥面的压力？，分析汽车过桥的最高点时对桥面的压力？e

4、:e:又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，所以又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，所以 RvmGFN2RvmGF2压GF压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：对汽车进行受力分析：受到重力和桥对车的支持力到重力和桥对车的支持力c c：上述两个力的合力提供向心力、：上述两个力的合力提供向心力、 且向心力方向向下且向心力方向向下 d d：建立关系式：建立关系式：F向向=G-FN=2mvR且且解析：解析：理论分析：理论分析：思考与讨论思考与讨论1 1、根据上面的分析可以看出，汽车行驶的速度越大，汽车、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

5、力越小。试分析一下，当汽车的速度不断增大时，对桥的压力越小。试分析一下，当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生呢？会有什么现象发生呢？解析：由 可知汽车的速度v越大，对桥的压力 就越小。当 时，桥受到的压力等于零，合外力等于重力。若合外力不能提供汽车做圆周运动的向心力，则汽车会飞出去。RvmGF2压mRGv汽车过桥时一般都会有一个限速，规定汽车的速度不能大于这个限速，就是因为上面的原因。2 2、请你根据上面分析汽车通过凸形桥的思路，分析、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的压力（如图）。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

6、大还是小？这时的压力比汽车的重量大还是小？GF解析：解析：F G =2F = G +mvrF G2mvr小结：汽车过拱桥或凹桥 经凸桥最高点时由牛顿第三定律可知，汽车对桥面压力小于汽车的重力 2RvmFmgNmgRvmgFN2当时，汽车对桥面无压力 Rgv 由牛顿第三定律可知，汽车对桥面压力大于汽车的重力 n经凹桥最低点时 2RvmmgFNmgRvmgFN2想一想：想一想：游乐园里的过山车用的又是什么原理呢？游乐园里的过山车用的又是什么原理呢？最高点：F向向= G +FN2amr= G +FN当FN =02mvr= GFNG最低点背景问题背景问题2 2、火车转弯：、火车转弯： 火车在火车在平直

7、轨道上平直轨道上匀速行驶时，匀速行驶时，所受的合力所受的合力等于等于0 0，那，那么当火车转么当火车转弯时，我们弯时，我们说它做圆周说它做圆周运动，那么运动，那么是什么力提是什么力提供火车的向供火车的向心力呢？心力呢？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：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。很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨。1 1、内外轨道一样高时、内外轨道一样高时GFNFa a：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。

8、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。转弯处转弯处-外轨略高于内轨。外轨略高于内轨。 2 2、外轨略高于内轨时、外轨略高于内轨时火车拐弯 火车转弯时所需的向心力是有重力G支持力FN的合力F来提供 若火车的拐弯处轨道面倾角为若火车的拐弯处轨道面倾角为，应有：，应有：rF = mgtan 2mvr=tantan2grvrvmFmgF向心力向心力分析分析:当当r、一定时，一定时，车行驶的速度车行驶的速度v=tangr车行驶的速度车行驶的速度vtangr外轨对车有向内的推力外轨对车有向内的推力车行驶的速度车行驶的速度vF2 2、 F1=F23、 F1F2 4、 都有可

9、能都有可能在下面介绍的各种情况中，哪种情况将在下面介绍的各种情况中，哪种情况将出现超重现象出现超重现象1、荡秋千经过最低点的小孩、荡秋千经过最低点的小孩2、汽车过凸形桥、汽车过凸形桥3、汽车过凹形桥、汽车过凹形桥4、在绕地球做匀速圆周运动的飞船中、在绕地球做匀速圆周运动的飞船中的仪器的仪器总结总结:匀速圆周运动解题步骤匀速圆周运动解题步骤 1明确研究对象明确研究对象 2受力分析受力分析 3确定确定”圆轨道平面和圆心圆轨道平面和圆心” 4明确明确”向心力来源向心力来源” 5根据牛顿运动定律列方程求解根据牛顿运动定律列方程求解例题： 如图所示，用细绳拴着质量为m的物体，在竖直平面内做圆周运动，圆周半径为R则下列说法正确的是（ ）A小球过最高点时，绳子张力可以为零 B小球过最高点时的最小速度为零 D小球过最高点时，绳子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反 C小球刚好过最高点时的速度是 Rg小结：小结： 解决圆周运动问题关键在于找出向心力的来源 向心力公式、向心加速度公式虽然是从匀速圆周运动这一特例得出，但它同样适用于变速圆周运动