第02節(jié)向心力

1、,2.2 向心力,豎直平面的圓周運(yùn)動(dòng) 廣州彭加木紀(jì)念中學(xué) 王明玉,向心力向心力的來(lái)源,物體做圓周運(yùn)動(dòng)，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(dòng)。 那么，是怎樣的力充當(dāng)向心力，使物體做圓周運(yùn)動(dòng)呢？,光滑桌面上轉(zhuǎn)動(dòng)的小球 -向心力由拉力提供,隨圓盤(pán)勻速轉(zhuǎn)動(dòng)的物體 -向心力由靜摩擦力提供,火車(chē)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(lè)園中的過(guò)山車(chē),自制兩環(huán)過(guò)山車(chē),成功的關(guān)鍵在哪里？,自制過(guò)山車(chē),小球要完成: 1.順利通過(guò)圓環(huán)最高點(diǎn) 2.順利通過(guò)拱橋最高點(diǎn) 怎么解決？,1.小球通過(guò)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(dòng)。,(1)小球是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)嗎？ (2)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，受到哪些力？請(qǐng)列舉幾個(gè)位置說(shuō)明。 (3)小球能在豎直平面內(nèi)作圓周運(yùn)動(dòng)，向心力由什么力提供？,(4)若小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)速度比較小，只是恰好能通過(guò)最高點(diǎn)，則這個(gè)速度是多少？,解：小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)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(dòng)， 通過(guò)最高點(diǎn)的速度不能小于,2.小球順利通過(guò)拱橋最高點(diǎn)： 如圖所示，一質(zhì)量為m的小球，通過(guò)光滑拱橋，最高處圓弧半徑為R ，,(1)小球在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，最高點(diǎn) 受到哪些力？ (2)若小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)速度比較小，只是恰好能通過(guò)最高點(diǎn)，則這個(gè)速度是多少？,(3)若小球通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)速度比較大

3、，又不會(huì)飛出去，則這個(gè)速度不能超過(guò)多少？,2.小球順利通過(guò)拱橋最高點(diǎn)： 如圖所示，一質(zhì)量為m的小球，通過(guò)光滑拱橋，最高處圓弧半徑為R ，,F支,G,【解】小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的向心力由G和F支 的合力提供，,當(dāng),小球的速度越大，對(duì)拱橋的壓力越小。,時(shí)汽車(chē)對(duì)橋的壓力為零，小球會(huì)飛出去（平拋運(yùn)動(dòng)）。,當(dāng)小球到最高點(diǎn)的速度為0時(shí)，小球?qū)皹虻膲毫ψ畲?，等于重力?練習(xí)1：在2007年6月9日，美國(guó)阿肯色州一家游樂(lè)園附近發(fā)生電力故障，導(dǎo)致正在運(yùn)行的過(guò)山車(chē)停住（如圖），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(mén)架起云梯，花費(fèi)了半個(gè)小時(shí)，才解救出被困的游客。但坐過(guò)過(guò)山車(chē)的人知道，在運(yùn)行

4、到軌道最高點(diǎn)時(shí)并沒(méi)有倒掛的感覺(jué)，并且覺(jué)得牢牢地坐在座位上。若過(guò)山車(chē)的軌道半徑R=20m。人在最高點(diǎn)若沒(méi)有倒掛感覺(jué)，過(guò)山車(chē)速度至少為多少？,練習(xí)2：如果我們把地球想象為一個(gè)純粹的球體，沿赤道修一條高速鐵路，一列機(jī)車(chē)能以很高的速度從東向西行駛，當(dāng)機(jī)車(chē)對(duì)軌道的壓力剛好為零時(shí)，則機(jī)車(chē)的速度最接近下面的哪個(gè)數(shù)據(jù)（）（地球半徑約6400km） A17000m/sB11000m/s C8000m/sD400m/s,練習(xí)3：世界過(guò)山車(chē)之王京達(dá)卡（如圖1），位于美國(guó)新澤西州的六旗大冒險(xiǎn)樂(lè)園，最高可達(dá)驚人的139.5米，最高時(shí)速可達(dá)每小時(shí)206公里！該過(guò)山車(chē)采用液壓驅(qū)動(dòng)方式將車(chē)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(guò)一個(gè)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(guò)山車(chē)軌道簡(jiǎn)化如圖2，軌道視為光滑圓軌道，且過(guò)山車(chē)不存在動(dòng)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(guò)山車(chē)從最高處俯沖下來(lái)經(jīng)過(guò)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(guò)低點(diǎn)時(shí)座椅對(duì)他的支持力多大？ （g=10m/s2）,練習(xí)4：如圖所示，當(dāng)汽車(chē)通過(guò)拱橋頂點(diǎn)的速度為10m/s時(shí)，車(chē)對(duì)橋頂?shù)膲毫檐?chē)重的3/4，如果要使汽車(chē)在粗糙的橋面行駛至橋頂時(shí)，不受摩擦力作用，則汽車(chē)通過(guò)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(chē)以72km/h過(guò)凹形路段最低點(diǎn)時(shí)，車(chē)對(duì)路面的壓力多大？（g=