高中物理 第4章 第3节 向心力的实例分析课件2 鲁科必修2.ppt

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1、向心力的实例分析2021/8/11 星期三1当当一、汽车过桥问题一、汽车过桥问题一、汽车过桥问题一、汽车过桥问题1-1.1-1.求汽车以速度求汽车以速度v v过半径为过半径为r r 的拱桥时对拱桥的压力？的拱桥时对拱桥的压力？【解】【解】【解】【解】G和和N的合力提供汽车做圆周运动的的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：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。可见汽车的速度越大对桥的压力越小。NG时汽车对桥的压力为零。（临界速度）时汽车对桥的压力为零。（临界速度）由于由于竖直向下，属失重现象。竖直向下，属失重现象。当当大于大于临界临界时，汽车做什么运动？时，汽

2、车做什么运动？平抛运动！平抛运动！2021/8/11 星期三21-2.求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？NG【解】【解】【解】【解】G和和N的合力提供汽车做圆周运动的的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：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大。可见汽车的速度越大对桥的压力越大。由于由于竖直向上，属超重现象。竖直向上，属超重现象。2021/8/11 星期三3比较三种桥面受力的情况比较三种桥面受力的情况N=GGGGGGGNNNNNN2021/8/11 星期三4二、拐弯问题二、拐弯问题 车受重力车受重力mg及路面的弹力及路面

3、的弹力FN作用作用 这两个力的合力这两个力的合力F水平并指水平并指向圆周弯道的圆心，充当向心向圆周弯道的圆心，充当向心力，由图可知力，由图可知:Fmgtan 依据牛顿第二定律有依据牛顿第二定律有 mgtan2-1.2-1.汽车在倾斜路面上拐弯汽车在倾斜路面上拐弯2021/8/11 星期三52-2.2-2.火车在倾斜路轨上拐弯火车在倾斜路轨上拐弯 火火车车转转弯弯时时所所需需的的向向心心力力是是由由重重力力G G和和支支持持力力F FN N的合力的合力F F来提供来提供2021/8/11 星期三6h h是内外轨高度差，是内外轨高度差，d d是轨距是轨距GNhdF向心向心火车转弯规定临界速度火车转

4、弯规定临界速度注意这时的向心力是水平的注意这时的向心力是水平的2021/8/11 星期三71.1.当火车转弯时的速率当火车转弯时的速率等于等于V V规定规定(临界速度临界速度)时时,内、内、外轨道外轨道对车轮（轮缘）都没对车轮（轮缘）都没有侧压力有侧压力,为理想转弯速度。为理想转弯速度。2.2.当火车转弯时的速率当火车转弯时的速率小于小于V V规定规定(临界速度临界速度)时时,内轨内轨道道对车轮（轮缘）有侧压力。对车轮（轮缘）有侧压力。内轨易损坏。内轨易损坏。3.3.当火车转弯时的速率当火车转弯时的速率大于大于V V规定规定(临界速度临界速度)时时,外轨外轨道道对车轮（轮缘）有侧压力。对车轮（

5、轮缘）有侧压力。外轨易损坏。外轨易损坏。2021/8/11 星期三8物体沿物体沿圆的内的内轨道运道运动2021/8/11 星期三9BACDmgNmgNNA三、圆周运动中的临界问题三、圆周运动中的临界问题 小球沿竖直圆形轨道内侧运动小球沿竖直圆形轨道内侧运动小球沿竖直圆形轨道内侧运动小球沿竖直圆形轨道内侧运动3-1.3-1.有约束物类型有约束物类型-光滑轨道结构光滑轨道结构2021/8/11 星期三10TmgTmg过最高点的最小速度是多大过最高点的最小速度是多大?O3-2.3-2.有约束物类型有约束物类型-绳物结构绳物结构用绳系着小球在竖直平面用绳系着小球在竖直平面用绳系着小球在竖直平面用绳系着

6、小球在竖直平面内做变速圆周运动。内做变速圆周运动。内做变速圆周运动。内做变速圆周运动。2021/8/11 星期三11 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，水水也也不会从杯子里洒出。这是为什么？不会从杯子里洒出。这是为什么？水流星模型水流星模型2021/8/11 星期三12 (1)(1)当当 时时，水水在在杯杯中中刚刚好好不不流流出出，此此时时水水作作圆圆周周运运动动所所需需向向心心力力刚刚好好完完全全由由重

7、重力力提提供，此为供，此为临界条件临界条件。(2)(2)当当 时时，杯杯底底对对水水有有一一向向下下的的力力的的作作用用，此此时时水水作作圆圆周周运运动动所所需需向向心心力力由由和和重重力的合力提供。力的合力提供。(3)(3)当当 时时，实实际际情情况况杯杯底底不不可可能能给给水向上的力，所以，此时水将会流出杯子。水向上的力，所以，此时水将会流出杯子。2021/8/11 星期三13过最高点的最小速度是多大过最高点的最小速度是多大?V=0V=03-3.3-3.有约束物类型有约束物类型-杆物结构杆物结构小球固定在轻质杆上，小球固定在轻质杆上，小球固定在轻质杆上，小球固定在轻质杆上，在竖直平面内做变

8、速圆周在竖直平面内做变速圆周在竖直平面内做变速圆周在竖直平面内做变速圆周运动。运动。运动。运动。2021/8/11 星期三14 绳绳杆杆圆管圆管 m的受力的受力情况情况 最高点最高点A的速度的速度 最低点最低点B的速度的速度AOmBL重力、绳重力、绳的拉力的拉力AOmBL重力、杆的拉重力、杆的拉力或支持力力或支持力AOmBR重力、外管壁重力、外管壁的支持力或内的支持力或内管壁的支持力管壁的支持力 总结：竖直平面内的变速圆周运动总结：竖直平面内的变速圆周运动2021/8/11 星期三15例题例题轻杆长，杆的一端固定着质量轻杆长，杆的一端固定着质量 的小球。小球在杆的带动下，绕水平轴的小球。小球在杆的带动下，绕水平轴O O在竖直在竖直平面内作圆周运动，小球运动到最高点平面内作圆周运动，小球运动到最高点C C时速度时速度为为2m/s2m/s，求此时小球对细杆的作用力。，求此时小球对细杆的作用力。2021/8/11 星期三162021/8/11 星期三17