《向心力的实例分析》课件.ppt

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θ，应有： 小结：汽车过拱桥或凹桥 经凸桥最高点时 问题4：水流星 例 m=5000kg 的汽车,通过半径R=50m的拱型桥顶时速度为5m/s.则汽车对桥顶的压力是多少? 总结:匀速圆周运动解题步骤 1明确研究对象 2受力分析 3确定”圆轨道平面和圆心” 4明确”向心力来源” 5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 城中物理组 向心力的求解公式是什么？ 复习思考题： 1、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？ 问题1：摩托车转弯 解析： 由地面对车的静摩擦力提供车做圆周运动的向心力。 G车 N车 f （1）以车为研究对象 （2）以人为研究对象 转弯时，人随车一起做圆周运动，他的向心力由重力和支持力的合力提供。 G人 N人 F θ 人的倾斜度越大，倾角θ越大，向心力就越大。 问题2、火车转弯： 火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于0，那么当火车转弯时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供火车的向心力呢？ 转弯处--外轨略高于内轨。 (1)、外轨略高于内轨时 θ r θ F = mgtan θ 2 mv r = 分析:当r、θ一定时， 车行驶的速度v= 车行驶的速度v′ 外轨对车有向内的推力 车行驶的速度v″ 内轨需使用向外的推力 F 外轨、内轨均不受车的推力的作用 外轨 内轨 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，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨。 (2)、内外轨道一样高时 G FN F a：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。 b：外轨对轮缘的弹力F提供向心力。 2：说明： a：向心力是按效果命名的力； b：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，它就是物体所受的向心力； c：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。 1：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。 关于向心力 问题3 汽车过拱桥 汽车在平直公路上匀速行驶时，所受的合力等于0，那么当汽车上凸形桥时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供汽车的向心力呢？ G FN r v F向= G —FN 汽车在拱桥上前进，桥面的圆弧半径为R，当它经过最高点时速度为v，分析汽车过桥的最高点时对桥面的压力？ e:又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，所以 a：选汽车为研究对象 b：对汽车进行受力分析：受到重力和桥对车的支持力 c：上述两个力的合力提供向心力、 且向心力方向向下 d：建立关系式： F向=G-FN= 2 mv R 且 解析： 理论分析： 思考与讨论 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？ 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。 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、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）。这时的压力比汽车的重量大还是小？ G F 解析： F – G = 2 F = G + mv r F G 2 mv r 由牛顿第三定律可知，汽车对桥面压力小于汽车的重力． 当　　　　时，汽车对桥面无压力． 　　由牛顿第三定律可知，汽车对桥面压力大于汽车的重力． 经凹桥最低点时 想一想：游乐园里的过山车用的又是什么原理呢？ 最高点： F向= G +FN 2 am r = G +FN 当FN =0 2 mv r = G FN G 最低点 杂技表演中有一个“水流星”的节目：在一只水杯中装上水，然后让桶在竖直平面内做圆周运动，水不会洒出来。这是为什么？ ω G 解析： 当水杯运动到最高点的时候，如果水没有洒出来，那么在其他位置上水也不会洒出来。所以选取最高点为研究对象。 如果水刚好能在竖直平面内做圆周运动而不洒出的话，这时杯中的水在最高点只受到重力的作用，向心