鲁科版_必修2_第3节 向心力的实例分析课件29张PPT

向心力的实例分析
回顾向心力的来源
G
N
T
G
T
G
T
T1
T2
向心力的来源：
可以是某一个力,
也可以是某些力的合力, 也可以是某个力的分力.
“水流星”
G
FN
V越大，FN越大。
V越小，FN越小。
当FN=0时，只有重力提供向心力，
表演“水流星”节目的演员，只要保持杯子在圆周运动最高点的线速度
水不会洒出！
汽车过拱桥
FN
想一想
汽车作用给桥的压力是多少？
由 F合= F向
G － FＮ= mv2/r
FＮ=G － mv2/r
由牛顿第三定律， F压=FN
F压=FＮ=G － mv2/r
＜G
V
思考与讨论
根据 可知，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力越小。试分析一下，当汽车的速度从零不断增大时，会有什么现象发生呢？
当 时，F压=0；
当v=0时，F压=mg;
当 时，汽车将脱离桥面，发生危险。
生活中的桥多是拱形
为何不修建凹形桥？
ＦＮ
V
思考与讨论
请试着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力大还是小？
由 F合= F向
FＮ －G =mv2/r

FＮ =G＋mv2/r

＞G
比较三种桥面受力的情况
FN=G
最好
踏面
火车转弯
1.认识火车的“车轮”：
内轨
外轨
轮缘
外轮
内轮
轮距
火车转弯
思考：
火车在平直的铁轨上做匀速直线运动。
受力情况如何？
F
G
N
f
火车转弯
思考：火车在水平弯道
（内外轨道等高）转弯时受力情况如何？ 什么力提供向心力？
火车转弯
G
N
N外
外轨
内轨
N外
f切
F牵
内外轨道一样高有什么弊端？
外轨
内轨
N外
N
G
外
火车质量m很大
外轨与轮缘的相互作用力很大
外轨和外轮之间的磨损大， 铁轨容易受到损坏
讨论：若要解决这个问题？能采取什么可行性措施？（目的是减少外轨与外轮之间的挤压）
高速列车
α
②若铁轨不受侧向压力
什么力提供向心力？
由G和N的合力提供
请同学们画出合力
解决方案：将铁轨做成“外高内低”的倾斜状态
①受力分析
G
N
外轨
内轨
α
G
N
圆心
θ
θ
F
R
向心力方程怎么列？
mgtanθ=
火车转弯
例1、设一辆质量为m的火车，在外轨抬高角度为θ，轨道半径为r的弯道匀速行驶，若铁轨不受侧向压力，则此时火车的行驶的速度为多大？
α
G
N
θ
θ
F
火车转弯
对火车受力情况分析：重力和支持力的合力提供向心力，对内外轨都无压力
据三角形边角关系：
又因为θ很小所以
综合有
所以
思考讨论：
①实际速度略大于此速度的情况？
②实际速度略小于此速度的情况？
当v实=v时：
当v实>v时：
当v实轮缘不受侧向压力
轮缘受到外轨向内的挤压力
轮缘受到内轨向外的挤压力
N外
N内
f静
v
俯视图:
F牵
f切
G
N
F牵
f切
f静
汽车在水平路面上转弯的向心力由哪个力提供？
火车转弯
v
f静
例2：在一段半径为r的圆形水平轨道上，已知路面对汽车轮胎的最大静摩擦力是车重的μ倍（μ＜1），求汽车拐弯时的最大安全速度？
火车转弯
赛道的设计——外高内低
N
G
F
N
G
f静
F
N
G
F
f静
G
F
F合
飞机转弯
鸟飞行转弯
水平路面水平圆转弯
倾斜面的水平圆转弯
1.火车铁轨转弯处外轨略高于内轨的原因是（ ）
A．为了使火车转弯时外轨对于轮缘的压力提供圆周
运动的向心力
B．为了使火车转弯时的向心力由重力和铁轨对车的
弹力的合力提供
C．以防列车倾倒造成翻车事故
D．为了减小火车轮缘与外轨的压力
BD
课堂练习
2.汽车甲和汽车乙质量相等，以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，甲车在乙车的外侧。两车沿半径方向受到的摩擦力分别为f甲和f乙。以下说法正确的是（ ）
A．f甲小于f乙
B．f甲等于f乙
C．f甲大于f乙
D．f甲和f乙大小均与汽车速率无关
A
课堂练习
小结
1、圆周运动的基本思路
2、实例：水流星、汽车过拱桥、 火车转弯、汽车转弯
3、圆周运动的解题步骤
作业：P35（ 2、3、4题）