鲁科版_必修2_第3节 向心力的实例分析课件24张PPT

第3节 向心力的实例分析
第4章匀速圆周运动

鲁科版高一下必修二
2、汽车在转弯时情景？受那些力?
1、你坐在车座上不扶不靠，当车子转弯时，你的身体会怎样？受哪些力？
身体会有向外的运动趋势，
车有向外打滑的趋势
G
f
N
G
f
N
总结：摩擦力f指向圆心，提供了向心力。
1、设汽车沿半径为R的水平圆形跑道以匀速率v行驶，若汽车与路面的动摩擦因数为? ，要使汽车不侧滑，则汽车行驶的最大速率是多少？
解：
一.转弯时的向心力实例分析
（1）汽车拐弯
G
f
N
1、潮湿路面或者路面有沙粒易出现交通事故，原因：______________
2、急弯易出现交通事故，原因________
思考与讨论
由 分析 ：
v≤
减小
R减小
G
N
N
G
如何才能减少交通事故？
F
G
N
F合
铁路的弯道通常外高内低，当车速按照规定速度行驶，火车拐弯的向心力有重力和支持力的合力来提供，火车与铁轨之间无挤压，有利于保养铁轨。求火车转弯的规定速度？
F合=F向
通过弯道的规定速度取决于弯道的半径和倾角
（2）火车拐弯
外轨
内轨
思考讨论：
如果火车转弯时的速度超过了规定速度，那么哪一道铁轨会受到车轮轮缘挤压？
如果火车转弯时的速度小于规定速度，那么哪一道铁轨会受到车轮轮缘挤压？
当v=v0时：
当v>v0时：
当v轮缘不受侧向压力
轮缘受到外轨向内的挤压力
轮缘受到内轨向外的挤压力
F弹
F弹
因此为了保护轮缘和行驶安全，过弯道有速度限制！
例题、汽车以半径r= 100 m转弯，汽车质量为8×103kg ，路面宽为l=7m，外沿比内沿高h=70cm，如果汽车转弯时的向心力只由重力和地面对汽车的支持力提供，汽车的速度应为多大？
N
G
F合
（θ较小时可认为tanθ=sinθ）
解圆周运动问题的基本步骤
1、确定做圆周运动的物体为研究对象
2、确定圆周运动的轨道平面、圆心位置和半径。
3、受力分析找出向心力（半径方向的合力）
4、选择规律列方程求解
2、汽车过凹桥时，在最低点时，车对凹桥的压力怎样？
v
FN
　　FN>G，即汽车对桥的压力大于其所受重力，处于超重状态，容易引发爆胎。
(一)、过凹桥
1、汽车静止在桥上与通过桥时的状态是否相同？
G
二.竖直面的圆周运动
r
　　3、汽车过凸桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样？
v
G
FN
FN(二)、过凸形桥
r
　　4、若汽车的运动速度变大，压力如何变化？
会出现“飞车”现象很危险
若
是压力为零。
若
思考与讨论：
地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径为6400km。当速度增大到一定程度时，汽车会不会飞离地球呢？
例：质量为m=2t的汽车在拱桥上以速度v=15m/s前进，桥面的圆弧半径为 r=30m，重力加速度为g=10m/s2。 求汽车通过桥的最高点时对桥面的压力。
G
N
车辆会这样运动吗？
v
v
英国特技演员史蒂夫·特鲁利亚自己驾车在回圈轨道上玩起新式“过山车”，从图片中看，特鲁利亚驾驶汽车完美地从距地面12米多高的轨道顶端绕过。
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
mv2
r
= G +FN
当FN =0
2
mv
r
= G
FN
G
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
力由重力提供，则
所以，只要水杯做圆周运动的速度v＞ “水流星”的表演就一定会成功。
练习：用细线系一小球，使它在竖直平面内做圆周运动，当小球达到最高点时，其受力情况是
A、受到重力、线的拉力和向心力
B、可能只受到重力作用
C、可能只受到线的拉力
D、所受合外力为零
课堂小结：
一、学习了做圆周运动物体在转弯时的向心力实例分析
二、用向心力公式求解有关问题的解题方法：
1、受力分析
2、分析做圆周运动的向心力F来源
3、利用向心力 F=
解方程求出答案