勻速圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析

1、,本節(jié)課的學(xué)習(xí)目標(biāo),1、知道向心力是物體沿半徑方向所受的合外力提供的。,2、知道向心力、向心加速度的公式也適用于變速圓周運(yùn)動(dòng)。,3、會(huì)在具體問題中分析向心力的來源，并進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。,做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體受到向心力的作用，如何理解向心力？,a：向心力是按效果命名的力,b：任何一個(gè)力或幾個(gè)力的合力只要它的作用效果是使物體產(chǎn)生向心加速度，它就是物體所受的向心力,c：不能認(rèn)為做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體除了受到另外物體的作用外，還要另外受到向心力,一、復(fù)習(xí)引入,向心加速度：,方向：,始終指向圓心,向心力:,始終指向圓心,方向：,（1）明確對(duì)象，找出圓周平面，確定圓心和半徑；,（2）進(jìn)行受力分析，畫出受力分析圖

2、;,（3）求出在半徑方向的合力，即向心力；,（4）用牛頓第二定律 結(jié)合 勻速圓周運(yùn)的特點(diǎn)列方程求解。,例一、質(zhì)量為m的汽車以恒定的速率v通過半徑為r的拱橋，如圖所示，求汽車在橋頂時(shí)對(duì)路面的壓力是多少？,二、實(shí)例分析,豎直面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng),長江大橋,問1：汽車靜止在橋頂與通過橋頂是否同種狀態(tài)？,問2：汽車過拱橋橋頂?shù)南蛐牧θ绾萎a(chǎn)生？方向如何？,求：汽車對(duì)橋的壓力,例一、質(zhì)量為m的汽車以恒定的速率v通過半徑為r的拱橋，如圖所示，求汽車在橋頂時(shí)對(duì)路面的壓力是多少？,解：汽車通過橋頂時(shí)，受力情況如圖。,汽車通過橋頂時(shí)：,h,由牛頓第二定律：,由牛頓第三定律：,O,二、實(shí)例分析,豎直面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng)

3、,r,注意:汽車過橋的速度不得太大,否則N將消失,汽車將飛離橋面.,由牛頓第二定律：,h,拓展:汽車以恒定的速率v通過半徑為r的凹型橋面，如圖所示，求汽車在最底部時(shí)對(duì)橋面的壓力是多少？,解：汽車通過底部時(shí)，受力情況如圖。,結(jié)論：車速越大對(duì)橋的壓力就越大,應(yīng)用：所以橋修成拱形的比凹形的好,例二、試分析在豎直放置光滑圓錐內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)小球所需的向心力。,小球受力：,豎直向下的重力 G,垂直圓錐面的支持力 FN,小球的向心力：,由重力和支持力的合力提供,二、實(shí)例分析,水平面內(nèi)的勻速圓周運(yùn)動(dòng),例三、小球做圓錐擺時(shí)細(xì)繩長L，與豎直方向成角，求小球做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的角速度。,小球受力：,豎直向下的重力G,

4、沿繩方向的拉力T,小球的向心力：,由T和G的合力提供,解：,L,小球做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑,由牛頓第二定律：,即：,例四、討論火車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需向心力。,1、內(nèi)外軌道一樣高時(shí)：,向心力 F 由外側(cè)軌道對(duì)鐵軌 的壓力提供,2、當(dāng)外軌略高于內(nèi)軌時(shí)：,火車受力：,豎直向下的重力 G,垂直軌道面的支持力 N,火車的向心力：,由G和N的合力提供,例五：其他類似的臨界問題：,線或繩,剛好過最高點(diǎn)的速度特征和條件？,桿,剛好過最高點(diǎn)的速度特征和條件？,賽車過彎道,摩托車過彎道,思考題:,1、自行車轉(zhuǎn)彎，稍一傾斜 就過去了，摩托車轉(zhuǎn)彎傾斜度要大一些。摩托賽車時(shí)轉(zhuǎn)彎，傾斜度更大，幾乎倒在地上。 提問：誰提供向心力？傾斜度與向心力有關(guān)嗎？有何關(guān)系？,2、向心力來源實(shí)例分析:,一根細(xì)繩拉著小球在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),小物塊隨圓盤一起做勻速圓周運(yùn)動(dòng),小結(jié)：,1、汽車通過橋頂時(shí)，速度越大，對(duì)橋頂?shù)膲毫驮叫?汽車剛好對(duì)橋頂?shù)膲毫榱?汽車飛離橋頂,汽車對(duì)橋頂有壓力,時(shí)，內(nèi)外軌均不受側(cè)向擠壓的力(速度最佳),時(shí)，外軌受到側(cè)向擠壓的力（這時(shí)向心力增 大，外軌提供一