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1、第3节 向心力的实例分析,莆田十一中 林义青,做圆周运动的物体一定要受到一个始终指向圆心的向心力的作用。,向心力可以由一个力或几个力的合力提供，也可能是某个力的分力提供。,水平路面上转弯(圆周运动),1.汽车在平直轨道上行驶与转弯时有何不同？ zxxk,在平直轨道上汽车做直线运动，受到的合力为零或者与速度方向在同一直线上。,转弯时做曲线运动，需要向心力。,2.那么由什么力为汽车提供向心力呢？,摩擦力f,当转弯过快或转弯半径太小时，摩擦力不足以提供汽车转弯时所需向心力。这时候汽车将发生事故。,汽车在弯道匀速转弯,设汽车沿半径为R的水平圆形跑道以匀速率v行驶，若汽车与路面的动摩擦因数为 ，要使汽车
2、不侧滑，则汽车行驶的最大速率是多少？,解：,一、水平面的圆周运动,1.汽车拐弯,(1)潮湿路面或者路面有沙粒易出现交通事故，原因：_ 。,(2)急弯易出现交通事故，原因_。,思考与讨论,减小,R减小,如何才能减少交通事故？,F,让汽车换个弯道匀速转弯,F,如果由这个合力F为汽车转弯提供向心,则：,此时，不需摩擦力提供向心力，汽车能够安全转弯。这个理想的转弯速度取决于弯道的半径和倾角。,铁路的弯道通常外高内低，当车速按照规定速度行驶，火车与铁轨之间无挤压，有利于保养铁轨。求火车转弯的规定速度？,F合=F向,通过弯道的规定速度取决于弯道的半径和倾角。,2.火车拐弯,外轨,内轨,思考讨论：,如果火车
3、转弯时的速度超过了规定速度，那么哪一道铁轨会受到车轮轮缘挤压？,如果火车转弯时的速度小于规定速度，那么哪一道铁轨会受到车轮轮缘挤压？,当v=v0时：,当vv0时：,当vv0时：学科网,轮缘不受侧向压力,轮缘受到外轨向内的挤压力,轮缘受到内轨向外的挤压力,因此为了保护轮缘和行驶安全，过弯道有速度限制！,例1:火车转弯时轨迹的半径R= 900m，火车质量为8105kg，火车两轨间距l=1.4 m，两轨高度差h=0.14m，给你一块路牌来限制火车速度，要使火车转弯时所需向心力完全由重力和支持力的合力来提供，这块路牌上速度应填多少？（较小时可认为tan=sin）,解圆周运动问题的基本步骤：,1.确定做
4、圆周运动的物体为研究对象,2.确定圆周运动的轨道平面、圆心位置和半径,3.受力分析找出向心力（半径方向的合力）,4.选择规律列方程求解,游乐场的过山车,水流星表演,二、竖直面的圆周运动,(2)汽车过凹桥时，在最低点时，车对凹桥的压力怎样？,v,FN,FNG，即汽车对桥的压力大于其所受重力，处于超重状态，容易引发爆胎。,1.过凹形桥,(1)汽车静止在桥上与通过桥时的状态是否相同？,G,例2：质量为5kg的物体沿着半径为2m的半球形金属内壁下滑至最低点时的速度为10m/s。若物体与球壳之间的动摩擦因数为0.2，求物体在最低点时，受到的摩擦力的大小 。,汽车过凸桥时，在最高点时，车对凸桥的压力又怎样
5、？,v,G,FN,FNG 即汽车对桥的压力小于其所受重力，处于失重状态，不易控制。,2.过凸形桥,若汽车的运动速度变大，压力如何变化？,会出现“飞车”现象很危险。,若,例3：质量为m=2t的汽车在拱桥上以速度v=15m/s前进，桥面的圆弧半径为 r=30m，重力加速度为g=10m/s2。 求汽车通过桥的最高点时对桥面的压力。,水流星表演,在最高点,在最低点又如何呢,三、竖直面的圆周运动的临界条件：,结论：,最高点,如图所示是一个在竖直平面内做圆周运动的水流星，经过最高点的线速度至少需要多大?,刚好过最高点的速度特征和条件？,刚好过最高点的速度特征和条件？,当 时，细绳对小球没有拉力作用。向心力只由小球所受重力提供。,如果 ，轻绳对小球存在拉力。,小球过最高点时，如果V=0，则轻杆对小球支持力N=mg。 如果 则和轻绳一样，杆对小球没有力的作用。所以当 时，轻杆对小球有支持力的作用。 如果 ，轻杆对小球有拉力作用。,小结,2.解圆周运动问题的基本步骤,汽车、火车转弯问题组卷网,竖直平面的圆周运动,1.实例分析:,作业：P79 3、 4、7,
