向心力的实例分析(上课用)课件.pptVIP

向心力的实例分析

一、火车转弯第1课时当火车转弯时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供火车的向心力呢？

火车拐弯：1.铁轨和车轮的结构正轮和耳朵内轮和内轨外轮和外轨

讨论火车转弯时所需向心力。(1)内外轨道一样高时：向心力由外侧轨道对轮缘的侧向挤压力提供G车速越快轮轨之间作用力越大，轨越容易损坏。

为了减轻轮轨之间的挤压作用，在转弯处，路面应该是怎样的？这样做有什么好处？对车速有要求吗？

(2)当外轨略高于内轨时：火车受力：竖直向下的重力G垂直轨道面的支持力FN火车的向心力：由G和F的合力GN提供

在外轨略高于内轨时，火车转弯对轨道的侧压力分析(a)当时，车轮对内外轨都无侧压力。火车的向心力：G由G和F的合力提供N

火车转弯规定临界速度

（b）当火车行驶速率vv时，外轨对轮缘有侧压力；规定（c）当火车行驶速率vv时，内轨对轮缘有侧压力。规定N’GG火车行驶速率vv规定火车行驶速率vv时规定

由此可见：车速的大小影响轨轮之间的挤压，影响铁轨的寿命。通过以上讨论可知：在修筑铁路时，转弯处内外轨要有高度差，倾斜度根据转弯处的半径和规定的车速来确定火车行驶到弯道时一定要按规定的速度行驶

列车速度过快，造成翻车事故

二、汽车拐弯问题第2课时1-1.汽车拐弯：静摩擦力提供向心力（1）水平路面上转弯

（2）为利于汽车转弯,路面也要倾斜

三、竖直面内完整的圆周运动

汽车过拱桥取向心加速度方向为正方向汽车过凸形桥NF合=G－NF向=mv2/r由F=F合向G－N=mv2/rN=G－mv2＜G/r

思考与讨论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？根据牛顿第三定律：F=N压即：由上式可知，v增大时，F减小，当时，F压=0；当发生危险。压时，汽车将脱离桥面，问题：汽车能否沿着圆弧的内轨道运动？

思考与讨论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。这时的压力比汽车的重量大还是小？F合=N－GＦＮF向=mv2/rＮ由F=F合向N－G=mv2/rVVN=G＋mv2/r＞G

比较三种桥面受力的情况N=G

2-1.光滑轨道结构—过山车FNmg

第3课时请分析以下圆周运动的向心力的来源。

【例1】有一列重为100t的火车，以72km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400m．(g取10m/s2)试计算铁轨受到的侧压力大小；解析：外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需要的向心力，所以有FN＝105N由牛顿第三定律可知铁轨受到的侧压力大小等于105N.

为满足我国经济迅速发展的需要，我国的铁路运输经过了多次提速；当火车运行速度从120km/h提高到200km/h时，为使转弯处铁轨不受侧压力，在对转弯处铁路改造时，下列做法可行的是(A)DA．使内、外轨的高度差适当增大些B．使内、外轨的高度差适当减小些C．适当增加火车的质量D．适当增大转弯的半径

1．(2010年台州中学第一次统考)火车转弯做圆周运动，如果外轨和内轨一样高，火车能匀速通过弯道做圆周运动，下列说法中正确的是(A)A．火车通过弯道向心力的来源是外轨的水平弹力，所以外轨容易磨损B．火车通过弯道向心力的来源是内轨的水平弹力，所以内轨容易磨损C．火车通过弯道向心力的来源是火车的重力，所以内外轨道均不磨损D．以上三种说法都是错误的

2．同一辆汽车以同样大小的速度先后开上平直的桥和凸形桥，在桥的中央处有(B)A．车对两种桥面的压力一样大B．车对平直桥面的压力大C．车对凸形桥面的压力大D．无法判断

3-2.绳物结构—水流星Tmg用绳系着小球在竖直平面内做圆周运动。OT过最高点的最小速度是多大?mg

(1)当时，Ｎ＝０，水在杯中刚好不流出，此时水作圆周运动所需向心力刚好完全由重力提供，此为临界条件。(2)当时，Ｎ０，杯底对水有一向下的力的作用，此时水作圆周运动所需向心力由Ｎ和重力Ｇ的合力提供。(3)当时，Ｎ０，实际情况杯底不可能给水向上的力，所以，此时水将会流出杯子。

3-3.有约束物类型---杆物结构Ｌ小球固定在轻质杆上，在竖直平面内做变速圆周运动。过最高点的最小速度是多大?V=0

总结：竖直平面内的变速圆周运动绳杆圆管mAmAmAROLLOOBBBm的受力情况重力、外管壁的支持力或内管壁的支持力重力、绳重力、杆的拉的拉力力或支持力最高点A的速度最低点B的速度

例题轻杆长，杆的一端固定着质量的小球。小球在杆的带动下，绕水平轴O在竖直平面内作圆周运动，小球运动到最高点C时速度为2m/s，求此时小球对细杆的作用力。