第02節(jié)向心力

1、,2.2 向心力,豎直平面的圓周運(yùn)動 廣州彭加木紀(jì)念中學(xué) 王明玉,向心力向心力的來源,物體做圓周運(yùn)動，必然要有外力充當(dāng)向心力，讓物體持續(xù)繞著圓心做圓周運(yùn)動。 那么，是怎樣的力充當(dāng)向心力，使物體做圓周運(yùn)動呢？,光滑桌面上轉(zhuǎn)動的小球 -向心力由拉力提供,隨圓盤勻速轉(zhuǎn)動的物體 -向心力由靜摩擦力提供,火車轉(zhuǎn)彎-重力和支持力的合力,圓錐擺-重力和拉力的合力,F,G,N,游樂園中的過山車,自制兩環(huán)過山車,成功的關(guān)鍵在哪里？,自制過山車,小球要完成: 1.順利通過圓環(huán)最高點(diǎn) 2.順利通過拱橋最高點(diǎn) 怎么解決？,1.小球通過圓環(huán)最高點(diǎn)： 如圖所示，一質(zhì)量為m的小球，在半徑為R 光滑軌道上，使其在豎直面內(nèi)作圓

2、周運(yùn)動。,(1)小球是做勻速圓周運(yùn)動嗎？ (2)小球在運(yùn)動過程中，受到哪些力？請列舉幾個位置說明。 (3)小球能在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動，向心力由什么力提供？,(4)若小球通過最高點(diǎn)時速度比較小，只是恰好能通過最高點(diǎn)，則這個速度是多少？,解：小球經(jīng)過最高點(diǎn)時的向心力由G和F支 的合力提供,小球能在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動， 通過最高點(diǎn)的速度不能小于,2.小球順利通過拱橋最高點(diǎn)： 如圖所示，一質(zhì)量為m的小球，通過光滑拱橋，最高處圓弧半徑為R ，,(1)小球在運(yùn)動過程中，最高點(diǎn) 受到哪些力？ (2)若小球通過最高點(diǎn)時速度比較小，只是恰好能通過最高點(diǎn)，則這個速度是多少？,(3)若小球通過最高點(diǎn)時速度比較大

3、，又不會飛出去，則這個速度不能超過多少？,2.小球順利通過拱橋最高點(diǎn)： 如圖所示，一質(zhì)量為m的小球，通過光滑拱橋，最高處圓弧半徑為R ，,F支,G,【解】小球經(jīng)過最高點(diǎn)時的向心力由G和F支 的合力提供，,當(dāng),小球的速度越大，對拱橋的壓力越小。,時汽車對橋的壓力為零，小球會飛出去（平拋運(yùn)動）。,當(dāng)小球到最高點(diǎn)的速度為0時，小球?qū)皹虻膲毫ψ畲螅扔谥亓Α?練習(xí)1：在2007年6月9日，美國阿肯色州一家游樂園附近發(fā)生電力故障，導(dǎo)致正在運(yùn)行的過山車停?。ㄈ鐖D），12名乘客都在軌道頂端，腦袋朝下掛在45米高的半空中，當(dāng)?shù)叵啦块T架起云梯，花費(fèi)了半個小時，才解救出被困的游客。但坐過過山車的人知道，在運(yùn)行

4、到軌道最高點(diǎn)時并沒有倒掛的感覺，并且覺得牢牢地坐在座位上。若過山車的軌道半徑R=20m。人在最高點(diǎn)若沒有倒掛感覺，過山車速度至少為多少？,練習(xí)2：如果我們把地球想象為一個純粹的球體，沿赤道修一條高速鐵路，一列機(jī)車能以很高的速度從東向西行駛，當(dāng)機(jī)車對軌道的壓力剛好為零時，則機(jī)車的速度最接近下面的哪個數(shù)據(jù)（）（地球半徑約6400km） A17000m/sB11000m/s C8000m/sD400m/s,練習(xí)3：世界過山車之王京達(dá)卡（如圖1），位于美國新澤西州的六旗大冒險樂園，最高可達(dá)驚人的139.5米，最高時速可達(dá)每小時206公里！該過山車采用液壓驅(qū)動方式將車廂彈射到139.5米的高空然后以27

5、0度的垂直扭轉(zhuǎn)瘋狂俯沖而下，最大落差達(dá)到了127米！之后還要經(jīng)過一個40米大超大山坡，全程僅需28秒，非常刺激！ 為了便于研究，將過山車軌道簡化如圖2，軌道視為光滑圓軌道，且過山車不存在動力不旋轉(zhuǎn)，各種阻力忽略不計(jì)，假設(shè)一質(zhì)量為50kg的乘客，坐著京達(dá)卡過山車從最高處俯沖下來經(jīng)過最低點(diǎn)，速度為50m/s,假設(shè)最低點(diǎn)的弧形圓周半徑為40米，則乘客在經(jīng)過低點(diǎn)時座椅對他的支持力多大？ （g=10m/s2）,練習(xí)4：如圖所示，當(dāng)汽車通過拱橋頂點(diǎn)的速度為10m/s時，車對橋頂?shù)膲毫檐囍氐?/4，如果要使汽車在粗糙的橋面行駛至橋頂時，不受摩擦力作用，則汽車通過橋頂?shù)乃俣葢?yīng)為（g=10m/s2）（ ） A15 m/s B20 m/s C25 m/s D30 m/s,練習(xí)5：如圖所示，當(dāng)質(zhì)量為1.5t的汽車以72km/h過凹形路段最低點(diǎn)時，車對路面的壓力多大？（g=