【设计】2015-2016学年高中物理第4章匀速圆周运动第3讲向心力的实例分析课件鲁科版必修2.ppt

例2　如图3所示，质量m＝2.0×104 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为20 m.如果桥面受到的压力不得超过3.0×105 N，则： 图3 (1)汽车允许的最大速度是多少？ 解析　汽车在凹形桥底部时，由牛顿第二定律得： 答案　10 m/s (2)若以所求速度行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？(g取10 m/s2) 解析　汽车在凸形桥顶部时，由牛顿第二定律得： 代入数据解得N′＝105 N 由牛顿第三定律知汽车对桥面的最小压力等于105 N. 答案　105 N 三、竖直面内的绳、杆模型问题 1.轻绳模型(最高点，如图4) 图4 (1)绳(外轨道)施力特点： 只能施加向下的拉力(或压力) (3)在最高点 2.轻杆模型(最高点，如图5) 图5 (1)杆(双轨道)施力特点： 既能施加向下的拉(压)力，也能施加向上的支持力. (2)动力学方程： (3)杆类的临界速度为v临＝0. 例3　一细绳与水桶相连，水桶中装有水，水桶与细绳一起在竖直平面内做圆周运动，如图6所示，水的质量m＝0.5 kg，水的重心到转轴的距离l＝50 cm.(g取10 m/s2) 图6 (1)若在最高点水不流出来，求桶的最小速率； 解析　分别以水桶和桶中的水为研究对象，对它们进行受力分析，找出它们做圆周运动所需向心力的来源，根据牛顿运动定律建立方程求解. 以水桶中的水为研究对象，在最高点恰好不流出来，说明水的重力恰好提供其做圆周运动所需的向心力，此时桶的速率最小. 答案　2.24 m/s (2)若在最高点水桶的速率v＝3 m/s，求水对桶底的压力. 代入数据可得：N＝4 N. 由牛顿第三定律，水对桶底的压力：N′＝4 N. 答案　4 N 例4　长L＝0.5 m质量可忽略的杆其下端固定于O点，上端连有质量m＝2 kg的小球，它绕O点在竖直 平面内做圆周运动.当通过最高点时，如图7所 示，求下列情况下杆受到的力(计算出大小， 并说明是拉力还是压力).(g取10 m/s2) 图7 * 第3讲　向心力的实例分析 * 第3讲　向心力的实例分析 * 第3讲　向心力的实例分析 * 第3讲　向心力的实例分析 * 预习导学 梳理·识记·点拨 第3讲　向心力的实例分析 * 课堂讲义 理解·深化·探究 第3讲　向心力的实例分析 * 对点练习 巩固·应用·反馈 第3讲　向心力的实例分析 * 第3讲　向心力的实例分析 预习导学 梳理·识记·点拨 课堂讲义 理解·深化·探究 对点练习 巩固·应用·反馈 第4章—— 第3讲　向心力的实例分析 目标定位 1.通过向心力的实例分析，会分析向心力的来源，体会匀速圆周运动在生活，生产中的应用. 2.能应用向心力和向心加速度公式求解竖直面内圆周运动的最高点和最低点的向心力及向心加速度. 3.熟练掌握应用牛顿第二定律和向心力知识分析两类竖直面内圆周运动模型的步骤和方法. 1 预习导学 梳理·识记·点拨 2 课堂讲义 理解·深化·探究 3 对点练习 巩固·应用·反馈 栏目索引 CONTENTS PAGE 一、转弯时的向心力实例分析 1.汽车在水平路面转弯 静摩擦力 最大静摩擦力 2.汽车、火车在内低外高的路面上转弯 转弯半径 汽车 火车 想一想　火车行驶速度大于规定的速度时，是外轨还是内轨易受损？ 答案　外轨 二、竖直平面内的圆周运动实例分析 1.汽车过拱形桥 桥型 分析　　 汽车过凸形桥 汽车过凹形桥 向心力 支持力与重力的合力提供向心力 支持力与重力的合力提供向心力 方程 压力 mg－N N－mg 小于 大于 (1)向心力来源：受力如图1所示，重力和 支持力的合力提供向心力. (2)向心力方程. 2.过山车(在最高点和最低点) N＋mg 图1 N－mg 想一想　过山车能从高高的圆形轨道顶部轰然而过，车却不掉下来，这是为什么呢？ 答案　当过山车在竖直面内做圆周运动时，所需要的向心力由重力和轨道的支持力来提供，当速度达到一定值时所需要的向心力大于重力时，轨道对过山车要提供一定的支持力补充所需要的向心力，即过山车压在了轨道上，所以过山车能安全通过轨道顶部. 一、火车转弯问题 1.转弯时的圆周平面：火车做圆周运动的圆周平面是水平面，火车的向心加速度和向心力均是沿水平方向指向圆心.