2012高一物理课件 4.3 向心力的实例分析 7（鲁科版必修2）

(共22张PPT)
第三节 向心力的实例分析
一.转弯时的向心力实例分析
1、自行车或摩托车在水平路面处转弯
如何来设计自行车比赛场地？
2、火车转弯
分析：
火车转弯的规定速度是：
（1）当火车行驶速率 　等于规定速度 时，火车所受的重力及轨道面的支持力的合力 提供了转弯的向心力 ，内、外轨道对轮缘都没有侧压力．
（2）当火车行驶速度 小于规定速度 时，火车所受的重力及轨道面的支持力的合力大于火车 转弯时所需的向心力，内轨道对轮缘必须施加一个向外的推力F1 ，此时火车向心力为：
（3）当火车行驶速度 大于规定速度 时，火车所受的重力及轨道面的支持力的合力小于火车 转弯时所需的向心力 ，　　　　　外轨道对轮缘必须施加一个向内的推力F2 ，用来补充向心力：
二、竖直平面内的圆周运动
1、汽车过桥问题
以汽车为研究对象，分析它经凸桥的最高点和凹桥的最低点时的受力情况,并求出汽车对桥面的压力。
假设汽车过桥顶（底）的速度为v，桥的半径为R，汽车的质量为m。
??由牛顿第三定律可知，汽车对桥面压力小于汽车的重力，产生失重现象。
??当 =0时， ， 汽车对桥面
无压力．当 时，汽车将脱离桥
面发生危险，因此汽车过拱桥时不能高速行驶。
??经凸桥最高点时：
（2）经凹桥最低点时
??由牛顿第三定律可知，汽车对桥面压力大于汽车的重力,容易出现超重现象而引发爆胎。所以汽车过凹形路面时，同样也不能高速行驶。
思考：实际中桥都建成哪种拱形桥？为什么？
思考并讨论：
“水流星”表演时，水为什么不会流出来，此表演成功的秘诀是什么？　　　　
过山车
分析：
可见，v越大时，N越大，v越小时，N越小
??当v很小并趋近于零时，则 很小并趋近于零，由于重力一定，重力大于小球所需向心力，小球偏向圆心方向，不能达到最高点，在到最高点之前已做斜抛运动离开圆轨道。
当N=0时，
小球过最高点的速度满足：ｖ＞＝
课堂练习
??【例1】如图所示，用细绳拴着质量为m的物体，在竖直平面内做圆周运动，圆周半径为R则下列说法正确的是（ ）
??A．小球过最高点时，绳子张力可以为零．
??B．小球过最高点时的最小速度为零．
??C．小球刚好过最高点时的速度是 ．
D．小球过最高点时，绳子对小球的作用力可以与球所 受的重力方向相反．
A C
讨论与交流
??【例2】如图所示，上例中，把绳子换成细杆时，又是哪个答案正确？（ ）
??讨论：
??（1）当v很大时， ，即杆对球产生拉力；
（2）当v很小时，F为负值，即杆对球产生支持力，当v为零时， ，小球刚好通过最高点；
??（3）当 时，
ABD
小结
圆周运动应用问题的解题思路：
1、明确研究对象，确定其运动的轨道平面和圆心的位置，以确定其向心力的方向。
2、确定研究对象在某个位置的状态，进行受力分析，分析哪些力提供了向心力 ，此为解题关键。
3、根据向心力公式F= 或F= 列方程求解。
注意：如果是匀速圆周运动，匀速圆周运动中合外力全部用来提供向心力，方向指向圆心。