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1、第六节第六节匀速圆周运动的实例分析匀速圆周运动的实例分析三台县西平中学三台县西平中学 胡晓松胡晓松 1、知道向心力是物体沿半径方向的合外力。 2、知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动。 3、会在具体问题中分析向心力的来源。 教学目标教学目标：1、向心力的求解公式有哪几个？2、如何求解向心加速度？复习思考题：2 2：说明：说明： a a：向心力是按效果命名的力；向心力是按效果命名的力； b b：任何一个力或几个力的合力只要它的作用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，它就是物体所效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力；受的向心力； c c：不能认
2、为做匀速圆周运动的物体除了受到不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用外，还要另外受到向心力。另外物体的作用外，还要另外受到向心力。1 1：来源：分析和解决匀速圆周运动的问题，：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。关键的是要把向心力的来源搞清楚。关于向心力关于向心力实例分析：实例1、火车转弯： 火车在火车在平直轨道上平直轨道上匀速行驶时，匀速行驶时，所受的合力所受的合力等于等于0 0，那，那么当火车转么当火车转弯时，我们弯时，我们说它做圆周说它做圆周运动，那么运动，那么是什么力提是什么力提供火车的向供火车的向心力呢？心力呢？c c：由于该弹力是由轮缘和
3、外轨的挤压产生的，且由于火车质量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，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨。很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨。1 1、内外轨道一样高时、内外轨道一样高时GFNFa a：此时火车车轮受三个力：重力此时火车车轮受三个力：重力、支持力支持力、外轨对轮缘的弹力。外轨对轮缘的弹力。b b：外轨对轮缘的弹力外轨对轮缘的弹力F F提供向心力。提供向心力。 说明：转弯处要选择说明：转弯处要选择内外轨适当的高度差，使转内外轨适当的高度差，使转弯时所需的向心力弯时所需的向心力F F完全由完全由重力重力G G和支持力和支持力N N的合力来提的
4、合力来提供，这样外轨就不受轮缘的供，这样外轨就不受轮缘的挤压了。挤压了。转弯处转弯处-外轨略高于内轨。外轨略高于内轨。 向心力向心力2 2、外轨略高于内轨时、外轨略高于内轨时实例实例2 2：汽车过拱桥的问题汽车过拱桥的问题 汽车在拱桥上以速度汽车在拱桥上以速度v v前进，桥面的圆弧半径为前进，桥面的圆弧半径为R R，求汽求汽车过桥的最高点时对桥面的压力？车过桥的最高点时对桥面的压力？e:e:又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，又因支持力与压力是一对作用力与反作用力，所以所以 a a：选汽车为研究对象选汽车为研究对象b b：对汽车进行受力分析：受到重力和对汽车进行受力分析：受到重力和桥对车的
5、支持力桥对车的支持力c c：上述两个力的合力提供向心力、且上述两个力的合力提供向心力、且向心力方向向下向心力方向向下 d d：建立关系式：建立关系式：F向=G-F1=2mvr且且解析：解析：说明：说明： 上述过程中汽车做的不是匀速圆周运动，我们上述过程中汽车做的不是匀速圆周运动，我们仍使用了匀速圆周运动的公式，原因是向心力和向心加速度仍使用了匀速圆周运动的公式，原因是向心力和向心加速度的公式对于变速圆周运动同样适用。的公式对于变速圆周运动同样适用。 思考与讨论2 2、请你根据上面分析汽车通过凸形、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的思路，分析一下汽车通过凹形桥最低点时
6、对桥的压力（如图）。桥最低点时对桥的压力（如图）。这时的压力比汽车的重量大还是小这时的压力比汽车的重量大还是小？1 1、根据上面的分析可以看出，汽车行驶的速度越大，汽车、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，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？会有什么现象发生呢？解析：解析：GF2mvrF G =F = G +2mvrF G（4 4）解方程，对结果进行必要的讨论。）解方程，对结果进行必要的讨论。运用向心力公式解题的步骤：运用向心力公式解题的步骤：（1 1）明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周）明
7、确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周运动，找到圆心和半径。运动，找到圆心和半径。（2 2）确定研究对象在某个位置所处的状态，进行）确定研究对象在某个位置所处的状态，进行具体的受力分析，分析是哪些力提供了向心力。具体的受力分析，分析是哪些力提供了向心力。（3 3）建立以向心方向为正方向的坐标，据向心力）建立以向心方向为正方向的坐标，据向心力公式列方程。公式列方程。 1 1、用绳系一个小球，使它在光滑水平桌面上、用绳系一个小球，使它在光滑水平桌面上做匀速圆周运动，小球受几个力的作用？有人做匀速圆周运动，小球受几个力的作用？有人说，受说，受4 4个力的作用：重力、桌面的支持力、个力的作用：重力、桌面
8、的支持力、绳的拉力、向心力。这种分析对吗？为什么？绳的拉力、向心力。这种分析对吗？为什么？课堂练习：课堂练习：不对，受三个不对，受三个力力作用作用向心力（绳的拉力）是它们的合力向心力（绳的拉力）是它们的合力O 2 2、把一个小球放在玻璃漏斗里，、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）。小球的向心力是周运动（如图）。小球的向心力是由什么力提供的？由什么力提供的？是是重力和漏斗壁对小球支持力重力和漏斗壁对小球支持力的合力提供的的合力提供的F思考题？思考题？ 自行车转弯时，稍一倾斜就过去了，摩托车转弯倾斜度要大自行车转弯时，稍一倾斜就过去了，摩托车转弯倾斜度要大一些。摩托赛车时转弯，倾斜度更大，几乎倒在地上。一些。摩托赛车时转弯，倾斜度更大，几乎倒在地上。问：问：什么力提供向心力？向心力与倾斜度有关吗？有何关系？什么力提供向心力？向心力与倾斜度有关吗？有何关系？解答：解答： 由地面由地面对车的静摩对车的静摩擦力提供擦力提供 有关系，有关系，倾斜度越大，倾斜度越大，向心力越大向心力越大
