物理：4.3 向心力的实例分析课件.ppt

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1、§4.3向心力的实例分析复习火车汽车过山车水流星摩托车练习视频实例分析向心力的求解公式是什么？复习思考题：F=mv2rF=mω2rF=mωvF=ma向向心力公式的应用受力情况运动情况物体所做的圆周运动,向心力由谁来提供?rLmθω用细线系一小球，使它在竖直平面内做圆周运动，当小球达到最高点时，其受力情况是1、受到重力、线的拉力和向心力2、可能只受到重力作用3、可能只受到线的拉力4、所受合外力为零2：说明：a：向心力是按效果命名的力；b：任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力；c：不能认为做匀速圆周运动的物

2、体除了受到另外物体的作用外，还要另外受到向心力。1：来源：分析和解决匀速圆周运动的问题，关键的是要把向心力的来源搞清楚。关于向心力背景问题1汽车过拱桥汽车在平直公路上匀速行驶时，所受的合力等于0，那么当汽车上凸形桥时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供汽车的向心力呢？GFNrvF向=G—FNGFNrvF向=FN—G汽车在拱桥上前进，桥面的圆弧半径为R，当它经过最高点时速度为v，分析汽车过桥的最高点时对桥面的压力？e:又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，所以a：选汽车为研究对象b：对汽车进行受力分析：受到重力和桥对车的支持力c：上述两个力的合力提供

3、向心力、且向心力方向向下d：建立关系式：F向=G-FN=2mvR且解析：理论分析：思考与讨论1、根据上面的分析可以看出，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力越小。试分析一下，当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生呢？解析：由可知汽车的速度v越大，对桥的压力就越小。当时，桥受到的压力等于零，合外力等于重力。若合外力不能提供汽车做圆周运动的向心力，则汽车会飞出去。汽车过桥时一般都会有一个限速，规定汽车的速度不能大于这个限速，就是因为上面的原因。2、请你根据上面分析汽车通过凸形桥的思路，分析一下汽车通过凹形桥最低点时对桥的压力（如图）。这时的压力比汽车的重量

4、大还是小？GF解析：F–G=2F=G+mvrF>G2mvr小结：汽车过拱桥或凹桥经凸桥最高点时由牛顿第三定律可知，汽车对桥面压力小于汽车的重力．当　　　　时，汽车对桥面无压力．由牛顿第三定律可知，汽车对桥面压力大于汽车的重力．经凹桥最低点时想一想：游乐园里的过山车用的又是什么原理呢？最高点：F向=G+FN2amr=G+FN当FN=02mvr=GFNG最低点背景问题2、火车转弯：火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于0，那么当火车转弯时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供火车的向心力呢？c：由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量很大，

5、故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨。1、内外轨道一样高时GFNFa：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。b：外轨对轮缘的弹力F提供向心力。转弯处--外轨略高于内轨。2、外轨略高于内轨时火车拐弯火车转弯时所需的向心力是有重力G支持力FN的合力F来提供．若火车的拐弯处轨道面倾角为θ，应有：θrθF=mgtanθ2mvr=θθ向心力分析:当r、θ一定时，车行驶的速度v=车行驶的速度v′>外轨对车有向内的推力车行驶的速度v″<内轨需使用向外的推力F外轨、内轨均不受车的推力的作用外轨内轨1、自行车转弯时，稍一倾斜就过去了，摩托车转弯倾斜

6、度要大一些。摩托赛车时转弯，倾斜度更大，几乎倒在地上。问：什么力提供向心力？向心力与倾斜度有关吗？有何关系？背景问题3：摩托车转弯解析：由地面对车的静摩擦力提供车做圆周运动的向心力。G车N车f（1）以车为研究对象（2）以人为研究对象转弯时，人随车一起做圆周运动，他的向心力由重力和支持力的合力提供。G人N人Fθ人的倾斜度越大，倾角θ越大，向心力就越大。2、把一个小球放在玻璃漏斗里，晃动几下漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动（如图）。小球的向心力是由什么力提供的？是重力和漏斗壁对小球支持力的合力提供的，则：重力mg和夹角θ都是定值，

7、所以当小球的速度越大，它在漏斗中上升得就越高，做圆周运动的半径就越大。探究情景：FθGθN想一想：如果漏斗的顶部变成如图所示的圆柱形，当小球上升到圆柱部分时，继续增大小球的速度，小球还会往上升吗？为什么？不会。此时小球做圆周运动的向心力由漏斗对它的弹力提供GfN当m、r一定时，ω越大，所需要的弹力就越大。飞车走壁:马戏团演员在表演飞车走壁时，人车在一个水平面上沿竖直粗糙墙壁上做匀速圆周运动，人车所受外力G与静摩擦力f平衡。车轮对墙壁的作用力为N，墙壁的反作用力N就是人车所需向心力。应有当m、r一定时，ω越大，N就越大。背景问题4：水流星杂技表演中有一个

8、“水流星”的节目：在一只水杯中装上水，然后让桶在竖直平面内做圆周运动，水不会洒出来。这是为什么