2018_2019学年高中物理第4章匀速圆周运动第3节向心力的实例分析课件鲁科版必修2.pptx

第3节　向心力的实例分析;一、转弯时的向心力实例分析 阅读教材第76～77页“转弯时的向心力实例分析”部分，知道汽车转弯时所需要的向心力和铁路的弯道上两轨高度的设计特点、目的。 1.汽车在水平路面转弯;2.汽车、火车在内低外高的路面上转弯;思考判断 (1)汽车在水平路面上正常转弯时所需要的向心力是滑动摩擦力提供的。(　　) (2)铁路的轨道，内、外轨道都是一样高。(　　) 答案　(1)×　(2)×;二、竖直平面内的圆周运动实例分析 阅读教材第77～78页“拱形桥”部分，结合图4－23、图4－26，会用向心力公式分析汽车过凸形桥与凹形桥时的受力情况。;2.过山车(在最高点和最低点) (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。;思维拓展 过山车和乘客在轨道上的运动是圆周运动，如图2所示，过山车驶至轨道的顶部，车与乘客在轨道的下方，为什么车与乘客不会掉下来？;火车转弯问题的分析与计算;2.火车在弯道上的运动特点：火车在弯道上运动时，实际上是在做圆周运动，因而具有向心加速度，由于其质量巨大，所以需要很大的向心力。 3.向心力的来源：外轨高于内轨，向心力由火车的重力和轨道支持力的合力提供，不易损坏铁轨，运行更安全。;特别提醒 (1)汽车、摩托车赛道拐弯处和高速公路转弯处设计成外高内低，也是为了减小车轮受到地面施加的侧向力的作用。 (2)火车拐弯时做匀速圆周运动，合力沿水平方向，而不是沿轨道斜面方向。;[精典示例] [例1] (2018·忻州高一检测) (多选)火车转弯可近似看成是做匀速圆周运动。当火车以规定速度行驶时，内外轨道均不受侧向挤压。现要降低火车转弯时的规定速度，须对铁路进行改造，从理论上讲以下措施可行的是(　　);思路探究 (1)在铁路弯道处，内轨比外轨高还是低？ (2)火车拐弯时按铁路的设计速度行驶时，向心力由哪些力提供？ 提示　(1)内轨低于外轨。 (2)由火车的重力和轨道的支持力的合力提供。;解析　当火车以规定速度通过弯道时，火车的重力和支持力的合力提供向心力，如图所示：即F＝mgtan θ，而F＝m，故v2＝gRtan θ。若使火车经弯道时的速度v减小，则可以减小倾角θ，即减小内外轨的高度差，或者减小弯道半径R，故A、C正确，B、D错误。; ; 图6 ;答案　C;竖直面内的圆周运动;图7;2.竖直平面内圆周运动的两类模型;[精典示例] [例2] 长度为0.5 m的轻杆OA绕O点在竖直平面内做圆周运动，A端连着一个质量m＝2 kg的小球。求在下述的两种情况下，通过最高点时小球对杆的作用力的大小和方向(g取10 m/s2)： (1)杆做匀速圆周运动的转速为2.0 r/s； (2)杆做匀速圆周运动的转速为0.5 r/s。 思路探究 (1)在最高点，球的向心力由谁提供？ (2)杆对球施加的力一定是拉力吗？ 提示　(1)在最高点时，杆对球的弹力和球的重力的合力提供向心力。 (2)杆对球可能提供支持力，也可能提供拉力，由球的加速度决定。;解析　假设小球在最高点的受力如图所示。; ;[针对训练2] (2018·郑州高一检测)杂技演员在做“水流星”表演时，用一根细绳系着盛水的杯子，抡起绳子，让杯子在竖直平面内做圆周运动。如图10所示，杯内水的质量m＝0.5 kg，绳子总长l＝120 cm。求：;答案　见解析