2018-2019學(xué)年高中物理 第4章 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 第3節(jié) 向心力的實(shí)例分析課件 魯科版必修2.ppt

《2018-2019學(xué)年高中物理 第4章 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 第3節(jié) 向心力的實(shí)例分析課件 魯科版必修2.ppt》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《2018-2019學(xué)年高中物理 第4章 勻速圓周運(yùn)動(dòng) 第3節(jié) 向心力的實(shí)例分析課件 魯科版必修2.ppt（27頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、第3節(jié)向心力的實(shí)例分析,一、轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力實(shí)例分析 閱讀教材第7677頁(yè)“轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力實(shí)例分析”部分，知道汽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)所需要的向心力和鐵路的彎道上兩軌高度的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、目的。 1.汽車(chē)在水平路面轉(zhuǎn)彎,靜摩擦力,最大靜摩擦力,2.汽車(chē)、火車(chē)在內(nèi)低外高的路面上轉(zhuǎn)彎,mgtan ,轉(zhuǎn)彎半徑,思考判斷 (1)汽車(chē)在水平路面上正常轉(zhuǎn)彎時(shí)所需要的向心力是滑動(dòng)摩擦力提供的。() (2)鐵路的軌道，內(nèi)、外軌道都是一樣高。() 答案(1)(2),二、豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析 閱讀教材第7778頁(yè)“拱形橋”部分，結(jié)合圖423、圖426，會(huì)用向心力公式分析汽車(chē)過(guò)凸形橋與凹形橋時(shí)的受力情況。,mg-N,N-mg,小

2、于,大于,2.過(guò)山車(chē)(在最高點(diǎn)和最低點(diǎn)) (1)向心力來(lái)源：受力如圖1所示，重力和支持力的合力提供向心力。,圖1,,思維拓展 過(guò)山車(chē)和乘客在軌道上的運(yùn)動(dòng)是圓周運(yùn)動(dòng)，如圖2所示，過(guò)山車(chē)駛至軌道的頂部，車(chē)與乘客在軌道的下方，為什么車(chē)與乘客不會(huì)掉下來(lái)？,圖2 答案過(guò)山車(chē)駛至軌道的頂部時(shí)，車(chē)所受的重力和軌道的彈力的合力提供車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，滿(mǎn)足車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的條件，而非近心運(yùn)動(dòng)或自由落體運(yùn)動(dòng)。,火車(chē)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題的分析與計(jì)算,要點(diǎn)歸納 1.火車(chē)輪緣結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：火車(chē)的車(chē)輪有凸出的輪緣。火車(chē)在軌道上運(yùn)行時(shí)，車(chē)輪上有凸出輪緣的一邊在兩軌道內(nèi)側(cè)，如圖3所示。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要是防止火車(chē)脫軌。,圖3,2.火車(chē)在彎道上

3、的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)：火車(chē)在彎道上運(yùn)動(dòng)時(shí)，實(shí)際上是在做圓周運(yùn)動(dòng)，因而具有向心加速度，由于其質(zhì)量巨大，所以需要很大的向心力。 3.向心力的來(lái)源：外軌高于內(nèi)軌，向心力由火車(chē)的重力和軌道支持力的合力提供，不易損壞鐵軌，運(yùn)行更安全。,圖4,特別提醒 (1)汽車(chē)、摩托車(chē)賽道拐彎處和高速公路轉(zhuǎn)彎處設(shè)計(jì)成外高內(nèi)低，也是為了減小車(chē)輪受到地面施加的側(cè)向力的作用。 (2)火車(chē)拐彎時(shí)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，合力沿水平方向，而不是沿軌道斜面方向。,精典示例 例1 (2018忻州高一檢測(cè)) (多選)火車(chē)轉(zhuǎn)彎可近似看成是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。當(dāng)火車(chē)以規(guī)定速度行駛時(shí)，內(nèi)外軌道均不受側(cè)向擠壓?，F(xiàn)要降低火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的規(guī)定速度，須對(duì)鐵路進(jìn)行改造，從理論上

4、講以下措施可行的是(),圖5 A.減小內(nèi)外軌的高度差 B.增加內(nèi)外軌的高度差 C.減小彎道半徑 D.增大彎道半徑,思路探究 (1)在鐵路彎道處，內(nèi)軌比外軌高還是低？ (2)火車(chē)拐彎時(shí)按鐵路的設(shè)計(jì)速度行駛時(shí)，向心力由哪些力提供？ 提示(1)內(nèi)軌低于外軌。 (2)由火車(chē)的重力和軌道的支持力的合力提供。,解析當(dāng)火車(chē)以規(guī)定速度通過(guò)彎道時(shí)，火車(chē)的重力和支持力的合力提供向心力，如圖所示：即Fmgtan ，而Fm，故v2gRtan 。若使火車(chē)經(jīng)彎道時(shí)的速度v減小，則可以減小傾角，即減小內(nèi)外軌的高度差，或者減小彎道半徑R，故A、C正確，B、D錯(cuò)誤。,答案AC,,火車(chē)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題的兩點(diǎn)注意 (1)合力的方向：火車(chē)轉(zhuǎn)

5、彎時(shí)，火車(chē)所受合力沿水平方向指向圓心，而不是沿軌道斜面向下。因?yàn)榛疖?chē)轉(zhuǎn)彎的圓周平面是水平面，不是斜面，所以火車(chē)所受合力應(yīng)沿水平面指向圓心。 (2)規(guī)定速度的唯一性：火車(chē)軌道轉(zhuǎn)彎處的規(guī)定速率一旦確定則是唯一的，火車(chē)只有按規(guī)定的速率轉(zhuǎn)彎，內(nèi)外軌才不受火車(chē)的擠壓作用。速率過(guò)大時(shí)，由重力、支持力及外軌對(duì)輪緣的擠壓力的合力提供向心力；速率過(guò)小時(shí)，由重力、支持力及內(nèi)軌對(duì)輪緣的擠壓力的合力提供向心力。,圖6,答案C,豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng),要點(diǎn)歸納 1.汽車(chē)過(guò)拱形橋問(wèn)題,圖7,2.豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的兩類(lèi)模型,圖8,精典示例 例2 長(zhǎng)度為0.5 m的輕桿OA繞O點(diǎn)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)，A端連著一個(gè)質(zhì)量m2 k

6、g的小球。求在下述的兩種情況下，通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)小球?qū)U的作用力的大小和方向(g取10 m/s2)： (1)桿做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為2.0 r/s； (2)桿做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速為0.5 r/s。 思路探究 (1)在最高點(diǎn)，球的向心力由誰(shuí)提供？ (2)桿對(duì)球施加的力一定是拉力嗎？ 提示(1)在最高點(diǎn)時(shí)，桿對(duì)球的彈力和球的重力的合力提供向心力。 (2)桿對(duì)球可能提供支持力，也可能提供拉力，由球的加速度決定。,解析假設(shè)小球在最高點(diǎn)的受力如圖所示。,力F為負(fù)值表示它的方向與受力分析中所假設(shè)的方向相反，故小球?qū)U的壓力大小為10 N，方向豎直向下。,答案見(jiàn)解析,,豎直平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)的分析方法 (1)明確運(yùn)動(dòng)的模型，是輕繩模型還是輕桿模型。 (2)明確物體的臨界狀態(tài)，即在最高點(diǎn)時(shí)物體具有最小速度時(shí)的受力特點(diǎn)。 (3)分析物體在最高點(diǎn)及最低點(diǎn)的受力情況，根據(jù)牛頓第二定律列式求解。,針對(duì)訓(xùn)練2 (2018鄭州高一檢測(cè))雜技演員在做“水流星”表演時(shí)，用一根細(xì)繩系著盛水的杯子，掄起繩子，讓杯子在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)。如圖10所示，杯內(nèi)水的質(zhì)量m0.5 kg，繩子總長(zhǎng)l120 cm。求：,圖10 (1)在最高點(diǎn)水不流出的最小速率； (2)水在最高點(diǎn)速率v3 m/s時(shí)，水對(duì)杯底的壓力大小。,答案見(jiàn)解析,