物理：4.3_向心力的实例分析简化完整

1、内江十一中高一物理备课组制作内江十一中高一物理备课组制作第第3节节向心力的实例分析向心力的实例分析（第一课时）（第一课时）第第2章匀速圆周运动章匀速圆周运动向心力的求解公式是什么？复习思考：2mrwF rvm22)2(Tmr2)2(fmr匀速圆周运动解题步骤匀速圆周运动解题步骤 1明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周运动，运动，找到圆心和半径找到圆心和半径。 2确定研究对象在某个位置所处的状态，进行确定研究对象在某个位置所处的状态，进行具体的受力分析，具体的受力分析，分析哪些力提供了向心力。分析哪些力提供了向心力。 3建立以指向圆心方向为力的正方向，根据

2、向建立以指向圆心方向为力的正方向，根据向心力公式列出方程。心力公式列出方程。 4解方程，对结果进行必要的讨论。解方程，对结果进行必要的讨论。F=mv2rF=m2rF=mvF=m a向向心力公式的应用向心力公式的应用受力情况受力情况运动情况运动情况背景问题背景问题1 汽车过拱桥汽车过拱桥 汽车在汽车在平直公路平直公路上匀速行上匀速行驶时，所驶时，所受的合力受的合力等于等于0 0，那，那么当汽车么当汽车上凸形桥上凸形桥时，我们时，我们说它做圆说它做圆周运动，周运动，那么是什那么是什么力提供么力提供汽车的向汽车的向心力呢？心力呢？GFNrvF向向= G FN 汽车在拱桥上前进，桥面的圆弧半径为汽车在

3、拱桥上前进，桥面的圆弧半径为R R，当它经过最，当它经过最高点时速度为高点时速度为v v，分析汽车过桥的最高点时对桥面的压力？，分析汽车过桥的最高点时对桥面的压力？e:e:又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，所以又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，所以 RvmGFN2RvmGF2压GF压a a：选汽车为研究对象：选汽车为研究对象b b：对汽车进行受力分析：受：对汽车进行受力分析：受到重力和桥对车的支持力到重力和桥对车的支持力c c：上述两个力的合力提供向心力、：上述两个力的合力提供向心力、 且向心力方向向下且向心力方向向下 d d：建立关系式：建立关系式：F向向=G-FN=2mvR且且

4、解析：解析：理论分析：理论分析：思考与讨论思考与讨论1 1、根据上面的分析可以看出，汽车行驶的速度越大，汽车、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，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？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。RvmGF2压mRGv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 2、请你根据上面分析汽车通过凸形桥的思

5、路，分析、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）。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？这时的压力比汽车的重量大还是小？GF解析：解析：F G =2F = G +mvrF G2mvr小结：汽车过拱桥或凹桥 经凸桥最高点时由牛顿第三定律可知，汽车对桥面压力小于汽车的重力 2RvmFmgNmgRvmgFN2当时，汽车对桥面无压力 Rgv 由牛顿第三定律可知，汽车对桥面压力大于汽车的重力 n经凹桥最低点时 2RvmmgFNmgRvmgFN2背景问题背景问题2：“旋转秋千旋转秋千”二、二、“旋转秋千旋转秋千” 物体

6、做匀速圆周运动的向心力是有物体所受重力mg和悬线拉力T对它的合力提供。2、动力学关系：、动力学关系：mgtan=m2r r=Lsin “旋转秋千”运动可以简化为圆锥摆模型，如图：由此可知：角度与角速度和绳长L有关，在绳长L确定的情况下，角速度越大，角越大1、向心力来源：、向心力来源：由 和得：和得：或 cos=L2g 例例 m=5000kg 的汽车的汽车,通过半通过半径径R=50m的拱型桥顶时速度的拱型桥顶时速度为为5m/s.则汽车对桥顶的压力则汽车对桥顶的压力是多少是多少?在水平面上转弯和汽车，向心力是（在水平面上转弯和汽车，向心力是（ ）A、水平面对汽车的静摩擦力、水平面对汽车的静摩擦力B

7、、水平面对汽车的滑动摩擦力、水平面对汽车的滑动摩擦力C、汽车受到的重力和水平面对汽车支、汽车受到的重力和水平面对汽车支持力的合力持力的合力D、汽车受到的重力、水平面对汽车支、汽车受到的重力、水平面对汽车支持力和汽车支持力和汽车牵引力的合力持力和汽车支持力和汽车牵引力的合力汽车驶过凸形拱桥顶点时对桥的压力为汽车驶过凸形拱桥顶点时对桥的压力为F1，汽车静止在桥顶时对桥的压力为汽车静止在桥顶时对桥的压力为F2，那么，那么F1和和F2比较（比较（ ）A、 F1F2 B、 F1=F2C、 F1tangr外轨对车有向内的推力外轨对车有向内的推力车行驶的速度车行驶的速度vtangr内轨需使用向外的推力内轨需

8、使用向外的推力F外轨、内轨均不受车的推力的作用外轨、内轨均不受车的推力的作用外轨外轨内轨内轨供向心供向心需向心需向心R RmvmvF F2 2n n0 0F Fn nR Rmmv vF F2 2n n例例1、在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，、在水平铁路转弯处，往往使外轨略高于内轨，这是为了这是为了( )A减轻火车轮子挤压外轨减轻火车轮子挤压外轨B减轻火车轮子挤压内轨减轻火车轮子挤压内轨C使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提使火车车身倾斜，利用重力和支持力的合力提供转弯所需向心力供转弯所需向心力D限制火车向外脱轨限制火车向外脱轨ACD例例2、下列说法中错误的有：（、下列说法中错误的有

9、：（ ）A、提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干、提高洗衣机脱水筒的转速，可以使衣服甩得更干B、转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开、转动带有雨水的雨伞，水滴将沿圆周半径方向离开圆心圆心C、为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能、为了防止发生事故，高速转动的砂轮、飞轮等不能超过允许的最大转速超过允许的最大转速D、离心水泵利用了离心运动的原理、离心水泵利用了离心运动的原理B 火车以某一速度v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧压力作用，下面分析正确的是（ ）A.轨道半径R=v2/gB.若火车速度大于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向外C.若火车速度小于v时，外轨将受到侧压力作用，其方向平行轨道平面向内D.当火车质量改变时，安全速率也将改变 在下面介绍的各种情况中，哪种情况将在下面介绍的各种情况中，哪种情况将出现超重现象出现超重现象1、荡秋千经过最低点的小孩、荡秋千经过最低点的小孩2、汽车过凸形桥、汽车过凸形桥3、汽车过凹形桥、汽车过凹形桥4、在绕地球做匀速圆周运动的飞船中、在绕地球做匀速圆周运动的飞