向心力的應(yīng)用

1、課程標(biāo)準(zhǔn)的要求*會(huì)描述勻速圓周運(yùn)動(dòng)，知道向心加速度。*能用牛頓第二定律分析勻速圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。分析生活和生產(chǎn)中的離心現(xiàn)象。*關(guān)注圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律與日常生活的聯(lián)系?！救S目標(biāo)】1（魯科J）通過(guò)向心力的實(shí)例分析，體會(huì)向心力的來(lái)源，并能結(jié)合具體情況求出相關(guān)的物理量。關(guān)注勻速圓周運(yùn)動(dòng)在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用。2（魯科J）在豎直面上的變速圓周運(yùn)動(dòng)中，能用向心力和向心加速度的公式求最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的向心力和向心加速度，培養(yǎng)綜合應(yīng)用物理知識(shí)解決問(wèn)題的能力。3（魯科J）通過(guò)解決生活、生產(chǎn)中圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)際問(wèn)題，養(yǎng)成仔細(xì)觀察、善于發(fā)現(xiàn)、勤于思考的良好習(xí)慣?！緝?nèi)容結(jié)構(gòu)概述】【教學(xué)建議】1（魯科J）本節(jié)結(jié)合車(chē)輛在水面路面、

2、傾斜路面和豎直平面上的運(yùn)動(dòng)，分析向心力的來(lái)源，同時(shí)讓學(xué)生感受圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)與生活、生產(chǎn)的密切聯(lián)系。 教學(xué)時(shí)，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注物理知識(shí)在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，對(duì)實(shí)例的分析應(yīng)注意分析向心力的來(lái)源，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力，教師還應(yīng)注重解題方法的點(diǎn)撥。 2（魯科J）對(duì)車(chē)輛在水平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例中，學(xué)生對(duì)“水平面的靜摩擦力提供向心力”的理解有一定困難，可從兩個(gè)方面分析：一是當(dāng)車(chē)輛做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，車(chē)輛具有背離圓心向外滑動(dòng)的趨勢(shì)，水平面會(huì)產(chǎn)生阻礙車(chē)輛向外滑動(dòng)的靜摩擦力，其方向是指向圓心的；二是車(chē)輛做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，必然受到力的作用，這個(gè)力指向圓心，從物體問(wèn)的相互作用看，只可能是地面對(duì)

3、車(chē)輛的靜摩擦力。 3（魯科J）對(duì)車(chē)輛在傾斜路面上做圓周運(yùn)動(dòng)向心力的分析中，由于傾斜角較小，學(xué)生會(huì)以為路面對(duì)車(chē)輛的支持力方向豎直向上，需要向?qū)W生指出支持力的方向始終是垂直于支撐面。教材中沒(méi)有考慮車(chē)輛與地面之間的靜摩擦力，是因?yàn)檐?chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)速度恰好滿足彎道規(guī)定的速度。對(duì)基礎(chǔ)較好的學(xué)生，也可引導(dǎo)學(xué)生討論速度與規(guī)定速度不同時(shí)的情況。4（魯科J）豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)不是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，對(duì)此圓周運(yùn)動(dòng)的要求僅限于對(duì)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的向心力和向心加速度進(jìn)行分析。學(xué)生對(duì)最高點(diǎn)和最低點(diǎn)的向心力來(lái)源的理解可能會(huì)有一定的困難，教師應(yīng)教給學(xué)生分析問(wèn)題的方法?！緦?dǎo)語(yǔ)引入】(滬科K)當(dāng)你在游樂(lè)場(chǎng)里玩著過(guò)山車(chē)、坐著旋轉(zhuǎn)椅時(shí)，當(dāng)你乘

4、坐汽車(chē)在彎彎曲曲的盤(pán)山公路上行駛時(shí)，你是否想過(guò)其中的物理原理?在本節(jié)中，我們將運(yùn)用圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，來(lái)分析生活中多姿多彩的圓周運(yùn)動(dòng)?！局R(shí)點(diǎn)講解】轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力實(shí)例分析（魯科K）我們都有這樣的經(jīng)驗(yàn)：騎著自行車(chē)或摩托車(chē)在水平路面上轉(zhuǎn)彎時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生向外側(cè)打滑的趨勢(shì)，往往要向內(nèi)側(cè)稍稍?xún)A斜(圖4-19)。這是因?yàn)橄騼?nèi)側(cè)傾斜時(shí)，地面會(huì)對(duì)車(chē)輛產(chǎn)生指向內(nèi)側(cè)的靜摩擦力。這時(shí)車(chē)受到三個(gè)力的作用：重力G、支持力N和靜摩擦力f，其中靜摩擦力f指向圓心，提供了車(chē)輛轉(zhuǎn)彎所需的向心力F，即F=f。再根據(jù)向心力公式F=m可得出。因此，如果彎道半徑一定，轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度決定于靜摩擦力的大小，而靜摩擦力的最大值fmax制約了速度大小

5、；如果速度超過(guò)了一定限度，車(chē)輛就向外打滑傾倒。 汽車(chē)、火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，則是依靠重力與支持力的合成獲得的向心力。為了向汽車(chē)、火車(chē)提供轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力，高速公路、鐵路的彎道通常都是外高內(nèi)低：例如，在賽車(chē)道轉(zhuǎn)彎處行駛的賽車(chē)，受到重力和支持力作用。此時(shí)，重力和支持力的合力不為零，而是指向彎道的圓心，所以?xún)蓚€(gè)力的合力F就提供了賽車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。假設(shè)彎道的傾角為，則F=mg tan(圖4-20)，根據(jù)向心力公式 mg tan=m所以 從上式可以看出，通過(guò)彎道的規(guī)定速度決定于彎道半徑和傾角?；疖?chē)車(chē)輪上有突出的輪緣，以保證車(chē)輪能行駛在鐵軌上?；疖?chē)在平直軌道上勻速行駛時(shí)，所受合力等于零。當(dāng)火車(chē)進(jìn)入彎道時(shí)，

6、由于外軌略高于內(nèi)軌，火車(chē)受到的支持力與重力的合力不為零，并指向圓心。對(duì)于彎道半徑、內(nèi)外軌高度差確定的某個(gè)彎道而言，如果車(chē)速合適，這個(gè)合力恰好提供火車(chē)轉(zhuǎn)彎所需的向心力(圖4-21)。但如果車(chē)速過(guò)大，這個(gè)合力不足以提供所需的向心力，外側(cè)車(chē)輪輪緣與外軌會(huì)發(fā)生擠壓，以補(bǔ)充缺少的向心力，這樣會(huì)損壞外軌，甚至造成危險(xiǎn)，因此火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)都有限速的規(guī)定。（魯科J）本節(jié)結(jié)舍車(chē)輛在水面路面、傾斜路面和豎直平面上的運(yùn)動(dòng)，分析向心力的來(lái)源，同時(shí)讓學(xué)生感受圓周運(yùn)動(dòng)知識(shí)與生活、生產(chǎn)的密切聯(lián)系。教學(xué)時(shí)，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生關(guān)注物理知識(shí)在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用，對(duì)實(shí)例的分析應(yīng)注意分析向心力的來(lái)源，培養(yǎng)學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析、解決實(shí)際問(wèn)題的能力

7、，教師還應(yīng)注重解題方法的點(diǎn)撥。（魯科J）對(duì)車(chē)輛在水平面做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的實(shí)例中，學(xué)生對(duì)“水平面的靜摩擦力提供向心力”的理解有一定困難，可從兩個(gè)方面分析：一是當(dāng)車(chē)輛做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，車(chē)輛具有背離圓心向外滑動(dòng)的趨勢(shì)，水平面會(huì)產(chǎn)生阻礙車(chē)輛向外滑動(dòng)的靜摩擦力，其方向是指向圓心的；二是車(chē)輛做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，必然受到力的作用，這個(gè)力指向圓心，從物體問(wèn)的相互作用看，只可能是地面對(duì)車(chē)輛的靜摩擦力。3（魯科J）對(duì)車(chē)輛在傾斜路面上做圓周運(yùn)動(dòng)向心力的分析中，由于傾斜角較小，學(xué)生會(huì)以為路面對(duì)車(chē)輛的支持力方向豎直向上，需要向?qū)W生指出支持力的方向始終是垂直于支撐面。教材中沒(méi)有考慮車(chē)輛與地面之間的靜摩擦力，是因?yàn)檐?chē)輛轉(zhuǎn)彎時(shí)速

8、度恰好滿足彎道規(guī)定的速度。對(duì)基礎(chǔ)較好的學(xué)生，也可引導(dǎo)學(xué)生討論速度與規(guī)定速度不同時(shí)的情況。（魯科J）火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)向心力的分析 火車(chē)在某處轉(zhuǎn)彎時(shí)，鐵路軌道的半徑和內(nèi)、外軌的高度差是同定的。若只依靠重力和支持力的合力提供向心力，這個(gè)合力，轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度就只可能是一個(gè)確定的值，其值由決定，則一；當(dāng)火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度小于規(guī)定的速度時(shí)，內(nèi)軌必須施加一個(gè)向外的推力，才能滿足牛頓第二定律，即，當(dāng)火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度大于規(guī)定的速度時(shí)，外軌必須施加一個(gè)向內(nèi)的推力，才能 滿足牛頓第二定律，即。(人教K)鐵路的彎道火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)實(shí)際是在做圓周運(yùn)動(dòng)，因而具有向心加速度.是什么力使它產(chǎn)生向心加速度？原來(lái)，火車(chē)的車(chē)輪上有突出的輪緣 (圖

9、6.8-1)，如果轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外軌一樣高，外側(cè)車(chē)輪的輪緣擠壓外軌，使外軌發(fā)生彈性形變，外軌對(duì)輪緣的彈力就是火車(chē)轉(zhuǎn)彎的向心力，見(jiàn)圖6.8-2.但火車(chē)質(zhì)量太大，靠這種辦法得到向心力，輪緣與外軌間的相互作用力太大，鐵軌和車(chē)輪極易受損.(人教K)如果在轉(zhuǎn)彎處使外軌略高于內(nèi)軌，火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)鐵軌對(duì)火車(chē)的支持力的方向不再是豎直的，而是斜向彎道的內(nèi)側(cè)，它與重力G的合力指向圓心，為火車(chē)轉(zhuǎn)彎提供了一部分向心力.這就減輕了輪緣與外軌的擠壓.在修筑鐵路時(shí)，要根據(jù)彎道的半徑和規(guī)定的行駛速度，適當(dāng)選擇內(nèi)外軌的高度差，使轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力幾乎完全由重力G和支持力的合力來(lái)提供(圖6.8-3).從這個(gè)例子我們?cè)僖淮慰闯?，向心力是按?/p>

10、果命名的力，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.如果認(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，還要再受一個(gè)向心力，那就不對(duì)了.(滬科K)圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律在現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)中也有著廣泛的應(yīng)用。磁場(chǎng)對(duì)運(yùn)動(dòng)電荷的作用力，能使電荷在均勻磁場(chǎng)中做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，利用這一原理制成的回旋加速器(圖226)，能提高運(yùn)動(dòng)電子或質(zhì)子的能量，在粒子物理學(xué)、生物學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有很高的應(yīng)用價(jià)值。豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)實(shí)例分析（魯科J）豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng) 豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)一般不是勻速圓周運(yùn)動(dòng)，例如，用繩子系著的小球在豎直平面內(nèi)所做的圓周運(yùn)動(dòng)就不是勻速圓周運(yùn)動(dòng)。因?yàn)?/p>

11、，小球在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，忽略空氣阻力時(shí)只受到重力和繩子的拉力作用，重力的方向始終豎直向下，繩子對(duì)小球的拉力方向始終指向圓心，所以，只有當(dāng)小球運(yùn)動(dòng)到最高點(diǎn)和最低點(diǎn)時(shí)，這兩個(gè)力的合力方向才可能在沿半徑的方向上；而在其他位置，將重力分解為沿半徑方向和垂直于半徑方向的兩個(gè)分力，其沿垂直于半徑方向即沿切線方向的分力會(huì)使小球產(chǎn)生切向加速度，從而使小球的速度大小發(fā)生改變。 （魯科K）如圖4-28所示，當(dāng)小球經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)，向心力F=mg+N，根據(jù)向心力公式可得mg+N=。當(dāng)N=0時(shí)，mg=，小球恰好能通過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度為，此時(shí)，小球所需的向心力完全由重力提供?？梢钥闯鲂∏蚰芡ㄟ^(guò)最高點(diǎn)的條件是在最高點(diǎn)的速度大小。

12、如圖4-29所示，當(dāng)小球經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，向心力F=N-mg，根據(jù)向心力公式可得N-mg=。(人教K)拱形橋 公路上的拱形橋是常見(jiàn)的，汽車(chē)過(guò)橋時(shí)的運(yùn)動(dòng)也可看做圓周運(yùn)動(dòng).質(zhì)量為m的汽車(chē)在拱形橋上以速度v前進(jìn)，若橋面的圓弧半徑為R，我們來(lái)分析汽車(chē)通過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力.選汽車(chē)為研究對(duì)象.分析汽車(chē)所受的力(圖6.8-4)，知道了橋?qū)ζ?chē)的支持力FN，橋所受的壓力也就知道了. 汽車(chē)在豎直方向受到重力G和橋的支持力，它們的合力就是使汽車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力F.鑒于向心加速度的方向是豎直向下的，故合力為F=G-以a表示汽車(chē)沿拱形橋面運(yùn)動(dòng)的向心加速度，根據(jù)牛頓第二定律，所以G-=由此解出橋?qū)?chē)的支持力=G 汽

13、車(chē)對(duì)橋的壓力與橋?qū)ζ?chē)的支持力是一對(duì)作用力和反作用力，大小相等.所以壓力的大小為=G (人教K)由此可以看出，汽車(chē)對(duì)橋的壓力小于汽車(chē)的重量G，而且汽車(chē)的速度越大，汽車(chē)對(duì)橋的壓力越小.試分析，當(dāng)汽車(chē)的速度不斷增大時(shí)，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象？(人教K)公路在通過(guò)水庫(kù)泄洪閘下游時(shí)常常要修建凹形橋，也叫“過(guò)水路面”.汽車(chē)通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)(圖6.8-5)，車(chē)對(duì)橋的壓力比汽車(chē)的重量大些還是小些？(人教J) (1)討論這幾個(gè)實(shí)例時(shí)，仍要抓住這樣的基本思想，即先分析物體所受的力，然后列出方程、解方程在這個(gè)統(tǒng)一的思想指導(dǎo)下，不必區(qū)分拱形橋和凹形橋 學(xué)生常常誤認(rèn)為向心力是一種特殊的力，是做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的物體另外受到的力

14、課本中明確指出這種看法是錯(cuò)誤的，以及如何正確認(rèn)識(shí)向心力的來(lái)源教學(xué)中應(yīng)注意通過(guò)多分析實(shí)例使學(xué)生獲得正確認(rèn)識(shí)課本對(duì)向心力的來(lái)源分析比較仔細(xì)，希望教學(xué)中也充分注意這一點(diǎn)還要讓學(xué)生明確：這里的分析和計(jì)算所依據(jù)的仍是普遍的運(yùn)動(dòng)規(guī)律牛頓第二定律，只是這里的加速度是向心加涑度課本分析了汽車(chē)(代表物體)通過(guò)拱橋(凸形橋和凹形橋)頂點(diǎn)(最高點(diǎn)和最低點(diǎn))時(shí)的力、速度、加速度的問(wèn)題汽車(chē)通過(guò)拱橋的運(yùn)動(dòng)過(guò)程是變速圓周運(yùn)動(dòng)，這里只分析車(chē)過(guò)頂點(diǎn)時(shí)的情況(這時(shí)汽車(chē)受的合外力在一條直線上，全部用來(lái)提供向心力)這一問(wèn)題雖然與“水流星”的物理模型是相同的，但對(duì)汽車(chē)這一實(shí)物，學(xué)生接受起來(lái)相對(duì)容易一些(人教J)拱形橋、凹形橋的壓力實(shí)驗(yàn)

15、 用3 mm的粗鐵絲做成如圖6-29所示的凹形橋和拱形橋，兩個(gè)橋的寬度由所用的鋼球直徑而定，約為2 cm3 cm，小于鋼球直徑鋼球直徑選擇在3 cm4 cm、質(zhì)量在200 g左右將彈簧臺(tái)秤(測(cè)力計(jì))的玻璃卸下，再卸下指針把薄鐵片剪成指針的形狀，側(cè)面留出一小塊鐵皮c如圖中2所示，向上彎折與指針垂直，作為記憶指針，記憶指針的軸孔略大于原指針1將記憶指針安裝在原指針的下面實(shí)驗(yàn)時(shí)先將拱形橋B用夾子固定在臺(tái)秤上，記下示數(shù)，再將鋼球放在臺(tái)秤上，記下示數(shù)，將記憶指針推回指針1的位置將凹形橋A安裝在鐵架臺(tái)上，并使出口弧線與拱形橋B的入口弧線相切，留2 mm3 mm的間隙，鋼球從A的某處釋放，并能從拱形橋B上通

16、過(guò)當(dāng)鋼球從拱形橋B通過(guò)后，可以看到記憶指針的位置小于鋼球靜止放在臺(tái)秤上的示數(shù)改變鋼球在凹形橋上的高度，臺(tái)秤失重的示數(shù)也會(huì)改變 將凹形橋固定在臺(tái)秤上，讓鋼球從某處開(kāi)始滾下，可以看出記憶指針的位置所指示的示數(shù)大于鋼球靜止時(shí)的示數(shù)改變鋼球的高度，超重的數(shù)值也會(huì)改變 用3 mm的粗鐵絲做成如圖6-29所示的凹形橋和拱形橋，兩個(gè)橋的寬度由所用的鋼球直徑而定，約為2 cm3 cm，小于鋼球直徑鋼球直徑選擇在3 cm4 cm、質(zhì)量在200 g左右將彈簧臺(tái)秤(測(cè)力計(jì))的玻璃卸下，再卸下指針把薄鐵片剪成指針的形狀，側(cè)面留出一小塊鐵皮c如圖中2所示，向上彎折與指針垂直，作為記憶指針，記憶指針的軸孔略大于原指針1將

17、記憶指針安裝在原指針的下面實(shí)驗(yàn)時(shí)先將拱形橋B用夾子固定在臺(tái)秤上，記下示數(shù)，再將鋼球放在臺(tái)秤上，記下示數(shù)，將記憶指針推回指針1的位置將凹形橋A安裝在鐵架臺(tái)上，并使出口弧線與拱形橋B的入口弧線相切，留2 mm3 mm的間隙，鋼球從A的某處釋放，并能從拱形橋B上通過(guò)當(dāng)鋼球從拱形橋B通過(guò)后，可以看到記憶指針的位置小于鋼球靜止放在臺(tái)秤上的示數(shù)改變鋼球在凹形橋上的高度，臺(tái)秤失重的示數(shù)也會(huì)改變 將凹形橋固定在臺(tái)秤上，讓鋼球從某處開(kāi)始滾下，可以看出記憶指針的位置所指示的示數(shù)大于鋼球靜止時(shí)的示數(shù)改變鋼球的高度，超重的數(shù)值也會(huì)改變【生活應(yīng)用】【課本習(xí)題】(滬科K)家庭作業(yè)與活動(dòng)1(滬科K)取一個(gè)量杯，在里面放一個(gè)

18、小塑料球。撂動(dòng)杯子，使球在杯內(nèi)傲圓周運(yùn)動(dòng)(如圖227)。改變轉(zhuǎn)動(dòng)速度觀察肆在杯內(nèi)的位置和狀態(tài)。對(duì)其進(jìn)行分析討論。搖動(dòng)杯子，使球沿杯壁運(yùn)動(dòng)。杯子搖動(dòng)加快，球的轉(zhuǎn)速也加快，且沿杯壁上升。定性討論。2(滬科K)回憶你自己或你的同學(xué)在賽跑中經(jīng)過(guò)彎道時(shí)的跑步姿勢(shì)。解釋為什么要采取這樣的姿勢(shì)。3(滬科K)為了適應(yīng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的霄要，我國(guó)鐵路部門(mén)已多次對(duì)列車(chē)提速并將繼續(xù)提速，最高時(shí)遵將達(dá)到200km/h。你認(rèn)為列車(chē)提速是否要對(duì)原來(lái)鐵路的彎道進(jìn)行改造?應(yīng)該怎樣改造? 提速后列車(chē)行經(jīng)轉(zhuǎn)彎處所需向心力加大，為此可采用：適當(dāng)增加外內(nèi)軌高度差；增加轉(zhuǎn)彎處的軌道彎曲半徑；列車(chē)行駛到轉(zhuǎn)彎處降低速率。讓學(xué)生做一次調(diào)查，

19、哪種方法最可行?實(shí)際中用的是哪種方法？4(滬科K)滑冰運(yùn)動(dòng)員以10m/s的速度在水平冰面上沿著半徑為50m的圓周滑行他的身體必須跟冰面成多大的角度才能保持平衡? ）1（魯科K）如下圖所示，用繩子掄著小球轉(zhuǎn)動(dòng)：如果要使小球越轉(zhuǎn)越快，必須用越來(lái)越大的力拉住繩子，同時(shí)繩子也越來(lái)越偏離豎直方向。想像一下，繩子可能被拉到水平面嗎? 解答：繩子不可能在水平面上。因?yàn)樾∏蜃鰣A周運(yùn)動(dòng)時(shí)，其向心力是繩子的拉力與小球重力的合力，向心力是水平的，而繩子的拉力永遠(yuǎn)與向心力成一夾角。2（魯科K）如右圖所示，游樂(lè)場(chǎng)的旋轉(zhuǎn)飛椅非常刺激有趣。隨著旋轉(zhuǎn)速度越來(lái)越快，飛椅會(huì)逐漸遠(yuǎn)離圓柱；你能講出其中的道理嗎? 3（魯科K）雜技演

20、員騎著摩托車(chē)在圓桶形的內(nèi)壁上進(jìn)行“飛車(chē)走壁”表演時(shí)，其向心力由哪些力提供?如何才能完成這一高難度運(yùn)動(dòng)? 4（魯科K）如右圖所示，一根原長(zhǎng)為l=01m的輕彈簧，一端掛住質(zhì)量為m=05kg的小球，以另一端為圓心在光滑水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng)，角速度為=10rad/s；已知彈簧的勁度k=100N/m，求小球受到的向心力。2（魯科K）火車(chē)在某轉(zhuǎn)彎處的規(guī)定行駛速度為，則下列說(shuō)法正確的是 (A)當(dāng)以速度通過(guò)此轉(zhuǎn)彎處時(shí)，火車(chē)所受的重力及軌道面的支持力這兩個(gè)力的合力提供了轉(zhuǎn)彎的向心力 (B)當(dāng)以速度通過(guò)此轉(zhuǎn)彎處時(shí)，火車(chē)所受的重力、軌道面的支持力及外軌對(duì)車(chē)輪輪緣的彈力這三個(gè)力的合力提供了轉(zhuǎn)彎的向心力 (C)當(dāng)火車(chē)

21、以大于的速度通過(guò)此轉(zhuǎn)彎處時(shí)，車(chē)輪輪緣會(huì)擠壓外軌 (D)當(dāng)火車(chē)以小于的速度通過(guò)此轉(zhuǎn)彎處時(shí)，車(chē)輪輪緣會(huì)擠壓外軌 解答：A、C。本題還可深入下去，讓學(xué)生自行討論“當(dāng)火車(chē)以小于的速度通過(guò)此轉(zhuǎn)彎處時(shí)的情形會(huì)是怎樣的?” 4（魯科K）一輛載重汽車(chē)在丘陵地上行駛，地形如左下圖所示?？紤]到汽車(chē)的輪胎已經(jīng)很舊了，為了防止爆胎，應(yīng)使汽車(chē)經(jīng)過(guò)何處時(shí)的速率最小?為什么?解答：在D點(diǎn)處。由凸點(diǎn)處的壓力N1=mg-m2/r和凹點(diǎn)處的壓力N2=mg+m2/r可知，車(chē)在凹點(diǎn)時(shí)的壓力N2大。N2與、r有關(guān)(m一定)，r越小，N2越大，N2越大，要想使N2較小，在r較小的情況下，較小；B處和D處相比，rDrB因此在D處應(yīng)最小。5

22、. （魯科K）工廠中常用的行車(chē)如上圖所示，設(shè)某行車(chē)用3m長(zhǎng)的鋼絲吊著質(zhì)理為2.7t的鑄件，以2m/s的速度勻速行駛。求該行車(chē)突然剎車(chē)時(shí)鋼絲受到的拉力。解答：行車(chē)剛停下的瞬間，鑄件開(kāi)始做圓周運(yùn)動(dòng)（實(shí)際為圓周運(yùn)動(dòng)的一部分），對(duì)鑄件受力分析，并應(yīng)用向6（魯科K）摩托車(chē)通過(guò)一座拱形橋的頂部時(shí)速度為10m/s，此時(shí)車(chē)對(duì)橋面的壓力只有車(chē)在平路上時(shí)地面壓力的3/4，如果要使摩托車(chē)通過(guò)該橋頂時(shí)對(duì)橋面的壓力為零，則車(chē)的速度應(yīng)為多大？解答：摩托車(chē)以10m/s速過(guò)橋頂時(shí)，有 5(滬科K)質(zhì)量為50kg的同學(xué)坐在繩長(zhǎng)為4Om的秋千板上，當(dāng)他經(jīng)過(guò)最低點(diǎn)時(shí)，速度為50m/s問(wèn)該同學(xué)此時(shí)對(duì)秋千板的壓力多大?6(滬科K)自行

23、車(chē)賽車(chē)場(chǎng)的午道外側(cè)都有一圈斜坡?tīng)钴?chē)道，賽車(chē)手往往在斜坡道上飛駛，如圖235所示。分析設(shè)立斜坡車(chē)道的原因并推導(dǎo)坡道的傾角與車(chē)速的關(guān)系。 7(滬科K)圖236是游樂(lè)場(chǎng)中的某種過(guò)山車(chē)。試分析人和車(chē)運(yùn)動(dòng)到A點(diǎn)和B點(diǎn)時(shí)，人與車(chē)的受力情況，并說(shuō)明是什么力提供了圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。 A點(diǎn) B點(diǎn) 8(滬科K)用你學(xué)過(guò)的知識(shí)解釋田徑運(yùn)動(dòng)中運(yùn)動(dòng)員擲鐵餅時(shí)鐵餅為什么能飛出去。影響投擲鐵餅成績(jī)的因素有哪些? 運(yùn)動(dòng)員身體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)手臂做圓周運(yùn)動(dòng)，握在手中的鐵餅也隨之做圓周運(yùn)動(dòng)。手指松開(kāi)，鐵餅失去了向心力，產(chǎn)生離心現(xiàn)象，鐵餅飛出。影響投擲成績(jī)的可能因素有：運(yùn)動(dòng)員身體轉(zhuǎn)動(dòng)的速度、運(yùn)動(dòng)員的身高、鐵餅飛出時(shí)的角度，甚至運(yùn)動(dòng)員手

24、臂的長(zhǎng)度等。）9(滬科K)用學(xué)習(xí)和生活中的器材設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)，探究影響向心力大小的因素。 【基礎(chǔ)例題】【其他習(xí)題】1（魯科K）在水平面上轉(zhuǎn)彎的汽車(chē)，向心力是 (A)水平面對(duì)汽車(chē)的靜摩擦力 (B)水平面對(duì)汽車(chē)的滑動(dòng)摩擦力 (C)汽車(chē)受到的重力和水平面對(duì)汽車(chē)支持力的合力 (D)汽車(chē)受到的重力、水平面對(duì)汽車(chē)支持力和汽車(chē)牽引力的合力 答案：A 2（魯科K）關(guān)于鐵道轉(zhuǎn)彎處內(nèi)外鐵軌間的高度關(guān)系，下列說(shuō)法正確的是 (A)內(nèi)、外軌一樣高，以防列車(chē)傾倒造成翻車(chē)事故 (B)因?yàn)榱熊?chē)轉(zhuǎn)彎處有向內(nèi)傾的可能，所以?xún)?nèi)軌略高于外軌，以防列車(chē)翻倒 (C)外軌比內(nèi)軌略高，這樣可使列車(chē)順利轉(zhuǎn)彎，減少車(chē)輪對(duì)鐵軌的擠壓 (D)以上說(shuō)法

25、均不對(duì)答案：C 3（魯科K）一輛m=20×10kg的汽車(chē)在水平公路上行駛，經(jīng)過(guò)半徑r=50 m的彎路時(shí)，如果車(chē)速這輛汽車(chē)會(huì)不會(huì)發(fā)生事故?已知輪胎與路面間的最大靜摩擦 答案：所需向心力為16×10，會(huì)發(fā)生事故。 4（魯科K）溜冰者做半徑為r的勻速圓周運(yùn)動(dòng)，允許達(dá)到的最大速度為。當(dāng)溜冰者以2的速率做勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，圓周運(yùn)動(dòng)的半徑不會(huì)小于多少? 答案：4r5（魯科K）汽車(chē)駛過(guò)凸形拱橋頂點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力為F1，汽車(chē)靜止在橋頂時(shí)對(duì)橋的壓力為F2，那么F1與F，比較答案：B 6（魯科K）質(zhì)量為800 kg的汽車(chē)駛過(guò)一半徑為50 m的圓形拱橋，到達(dá)橋頂時(shí)的速度為5 ms。求此時(shí)汽車(chē)對(duì)橋的壓

26、力。當(dāng)汽車(chē)到達(dá)橋頂時(shí)對(duì)橋的壓力恰好為零且車(chē)不脫離橋面時(shí)的速度應(yīng)當(dāng)是多大?(取g=10 ms。) 答案：7 600 N，方向向下；224 ms 7（魯科K）用細(xì)繩拴一小桶盛05 kg水后，使小桶在豎直平面內(nèi)做半徑為60 cm的圓周運(yùn)動(dòng)，要使小桶經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)水不流出，小桶經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)時(shí)的速度應(yīng)為多大?當(dāng)小桶經(jīng)過(guò)最高點(diǎn)的速度為3 ms時(shí)，水對(duì)桶底的壓力是多大?(取g一10 ms) 答案：24 ms，25 N 8（魯科K）如圖，半徑為R的半球形碗內(nèi)有一個(gè)一定質(zhì)量的物體A，A與碗壁問(wèn)的動(dòng)摩擦因數(shù)為，當(dāng)碗繞豎直軸勻速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，物體A剛好能緊貼在碗口附近隨碗一起勻速轉(zhuǎn)動(dòng)而不發(fā)生相對(duì)滑動(dòng)。求碗轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度。 答案

27、：4(滬科J)有一種大型游戲機(jī)，是一個(gè)半徑為R的圓筒形大容器，筒壁豎直，游客進(jìn)入容器后靠壁站立。當(dāng)圓筒開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)后，轉(zhuǎn)速加快到一定程度時(shí)，筒的地板突然塌落，但游客卻沒(méi)有掉下去。請(qǐng)說(shuō)明理由。提示：可以以計(jì)算形式出現(xiàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到時(shí)，游客即不會(huì)掉下來(lái)5(滬科J)一種叫做“魔盤(pán)”的娛樂(lè)設(shè)施?！澳ПP(pán)”轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，盤(pán)上的人都可以隨盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)，而不至于被甩開(kāi)。當(dāng)盤(pán)的轉(zhuǎn)速逐漸增大時(shí)，盤(pán)上的人便逐漸向邊緣滑去，離轉(zhuǎn)動(dòng)中心越遠(yuǎn)的人，這種滑動(dòng)的趨勢(shì)越厲害。設(shè)“魔盤(pán)”的轉(zhuǎn)速為6 min，一個(gè)體重為30kg的小孩坐在距軸心lm處(盤(pán)半徑大于1m)隨盤(pán)一起轉(zhuǎn)動(dòng)(沒(méi)有滑動(dòng))。這個(gè)小孩受到的向心力有多大?這個(gè)向心力是什么力提供的?

28、 答案：118N6(滬科J)童非是中國(guó)著名體操運(yùn)動(dòng)員，他首先在單杠項(xiàng)目上實(shí)現(xiàn)了“單臂大回環(huán)”，即用一只手抓住單杠，伸展身體，以單杠為軸做圓周運(yùn)動(dòng)。假設(shè)童非的質(zhì)量為65kg，那么，在進(jìn)行單臂大回環(huán)的過(guò)程中，童非的單臂至少要承受多大的拉力?解答：最高點(diǎn)：機(jī)械能守恒：8(滬科J)汽車(chē)以一定速度在寬闊的水平路面上行駛，司機(jī)突然發(fā)現(xiàn)正前方有一堵長(zhǎng)墻，為了盡可能避免碰到墻壁，司機(jī)緊急剎車(chē)好呢，還是立刻轉(zhuǎn)彎好? 答案：應(yīng)剎車(chē)。若轉(zhuǎn)彎，其軌道半徑,而剎車(chē)時(shí)，滑行距離，更安全。9(滬科J)圖t-2-3所示為一電動(dòng)打夯機(jī)的原理示意圖，圓盤(pán)豎直固定在電機(jī)圓盤(pán)上，盤(pán)上固定一質(zhì)量為m的鐵塊，鐵塊距電機(jī)軸心O為廠。電機(jī)轉(zhuǎn)

29、動(dòng)后，鐵塊以角速度 o)繞O勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，請(qǐng)分析：當(dāng)小鐵塊轉(zhuǎn)到什么位置時(shí)，電機(jī)對(duì)地面的壓力最大?若已知電機(jī)質(zhì)量為M，則最大壓力為多少? 答案：小鐵塊轉(zhuǎn)到最低點(diǎn)時(shí)，電機(jī)對(duì)地有最大壓力，最大值為 10設(shè)滑冰運(yùn)動(dòng)員與冰面間的最大摩擦力為其重力的k倍。在水平冰面上沿半徑為及的圓做圓周滑行的運(yùn)動(dòng)員，僅僅依靠摩擦力來(lái)提供向心力，那么這位運(yùn)動(dòng)員的速度應(yīng)小于多少? 答案：11(滬科J)一輛卡車(chē)在丘陵地帶勻速率行駛，地形如圖t-2-4所示。由于輪胎太舊，途中爆胎。發(fā)生爆胎可能性最大的地段是圖中哪一段戶(hù) 答案：d處。因?yàn)榇颂幇霃阶钚?，壓力最?5(滬科J)鐵路某轉(zhuǎn)彎處的圓弧半徑是300m，軌距是1435mm。規(guī)定火車(chē)

30、通過(guò)這里的速度是72kmh，那么內(nèi)外軌的高度差應(yīng)該是多大，才能使外軌不受輪緣的擠壓?保持內(nèi)外軌的這個(gè)高度差，如果車(chē)的速度大于或小于72kmh，會(huì)發(fā)生什么現(xiàn)象?說(shuō)明理由。答案：0195m。車(chē)速大于72kmh時(shí)，外軌會(huì)受到向外的側(cè)向壓力；小于72kmh時(shí)，內(nèi)軌會(huì)受到向內(nèi)的側(cè)向壓力 12(滬科J)為了能讓司機(jī)有效地控制所駕駛的汽車(chē)，汽車(chē)對(duì)地面的壓力一定要大于汽車(chē)所受的重力。高架橋的頂部可看作是一段圓弧，若高速公路上某汽車(chē)計(jì)時(shí)器顯示的速度大小為40ms，則高架橋橋頂部的圓弧半徑至少為多少，才能保證汽車(chē)安全過(guò)橋? 答案：160m 13(滬科J)如圖t-2-5，細(xì)桿的一端與一小球相連，可繞通過(guò)O點(diǎn)的水平軸

31、自由轉(zhuǎn)動(dòng)?，F(xiàn)給小球一初速度，使它做圓周運(yùn)動(dòng)。圖中o、6分別表示小球軌道的最低點(diǎn)和最高點(diǎn)，則桿對(duì)球的作用力可能是 Aa處為拉力，b處為拉力 Ba處為拉力，b處為推力 Ca處為推力，b處為拉力 Da處為推力，b處為推力答案：A、B16(滬科J)重25kg的小孩坐在秋千板上，秋千板離拴繩子的橫梁25m。如果秋千板擺動(dòng)經(jīng)過(guò)最低位置時(shí)的速度是3ms，這時(shí)秋千板所受的壓力多大(g取lOms)?答案：340N【基礎(chǔ)探究活動(dòng)】案例1 (滬科K)分析游樂(lè)場(chǎng)中的圓周運(yùn)動(dòng)請(qǐng)坐過(guò)過(guò)山車(chē)的同學(xué)介紹一下他的親身體驗(yàn)。過(guò)山車(chē)(圖2 19a)能從高高的圓形軌道頂部轟然而過(guò)，車(chē)與人卻不掉下來(lái)，這是為什么呢?(滬科K)分析 為了

32、更好地分析這個(gè)問(wèn)題，讓我們先做一個(gè)實(shí)驗(yàn)。如圖220所示，讓一個(gè)小球從斜面軌道的不同高度處滾下，觀察小球通過(guò)圓形軌道時(shí)的運(yùn)動(dòng)情況。從這個(gè)實(shí)驗(yàn)可以看出，如果小球的運(yùn)動(dòng)速度太小，它就會(huì)在圓形軌道的某處脫離軌道而掉下來(lái)；只有當(dāng)它的速度足夠大時(shí)，才能通過(guò)圓形軌道的頂部而且不掉下來(lái)。(滬科J)圖220是一個(gè)探究性實(shí)驗(yàn)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)使學(xué)生認(rèn)識(shí)到小球在軌道頂端是否掉下來(lái)與小球在斜面軌道上開(kāi)始下滑的高度有關(guān)。仔細(xì)觀察會(huì)發(fā)現(xiàn)，小球從斜面軌道不同高度處下滑，它到達(dá)圓軌道頂端時(shí)的速度就不同，而小球在圓周軌道頂端是否掉下來(lái)與它在該位置的速度有關(guān)。那么，速度要達(dá)到多大，小球才不會(huì)掉下來(lái)呢?而要達(dá)到這個(gè)速度，小球開(kāi)始下滑的高度

33、至少是多少呢?這是探究的又一個(gè)問(wèn)題。設(shè)過(guò)山車(chē)與坐在其中的人的總質(zhì)量是m，軌道半徑是R，車(chē)經(jīng)過(guò)頂部時(shí)的速度是由向心力的公式可知，在圓形軌道的頂部，過(guò)山車(chē)的速度” 越大，人與車(chē)所需要的向心力F也越大。(滬科J)23節(jié)通過(guò)對(duì)游樂(lè)場(chǎng)中的過(guò)山車(chē)、交通工具等具體事例的分析，理解圓周運(yùn)動(dòng)的規(guī)律，學(xué)習(xí)用圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律分析和解決物理問(wèn)題的方法。(滬科J)案例1用圖219將學(xué)生帶入過(guò)山車(chē)和旋轉(zhuǎn)椅運(yùn)動(dòng)的情境，如有可能，請(qǐng)坐過(guò)過(guò)山車(chē)或旋轉(zhuǎn)椅的學(xué)生談?wù)勗谶^(guò)山車(chē)和旋轉(zhuǎn)椅上的感受； 也可以用多媒體放映這方面的動(dòng)態(tài)畫(huà)面，讓學(xué)生在感到震撼的同時(shí)提出問(wèn)題：過(guò)山車(chē)在圓軌道的頂端為什么不會(huì)掉下來(lái)?旋轉(zhuǎn)椅為什么會(huì) 向外蕩出？(滬科J)引

34、導(dǎo)學(xué)生以過(guò)山車(chē)為例進(jìn)行分析。 (滬科J)以過(guò)山車(chē)在圓周軌道頂端的運(yùn)動(dòng)建立研究圓周運(yùn)動(dòng)的模型，有了物體做圓周運(yùn)動(dòng)所必需的條件后，就可以根據(jù)圓周運(yùn)動(dòng)規(guī)律進(jìn)行分析了。）(滬科K)當(dāng)過(guò)山車(chē)沿圓周運(yùn)動(dòng)到軌道的頂部時(shí)，人與車(chē)作為一個(gè)整體，所受到的向心力是重力mg跟軌道對(duì)車(chē)的彈力的合力，方向向下(圖221)。在這里，重力mg總是存在的。那么，軌道對(duì)車(chē)的強(qiáng)力多大時(shí)，過(guò)山車(chē)才不至于掉下來(lái)呢?(滬科K)為了保證乘客的安全，實(shí)際的過(guò)山車(chē)的車(chē)輪都鑲嵌在軌道的槽內(nèi)。乘客植妥全帶柬蚌在座椅上。(滬科K)請(qǐng)想一想： 當(dāng)軌道對(duì)過(guò)山車(chē)的彈力為零時(shí)，過(guò)山車(chē)會(huì)掉下束嗎?此時(shí)過(guò)山車(chē)的速度多大呢?如果過(guò)山車(chē)的速度小于這個(gè)速度，會(huì)發(fā)生什

35、么現(xiàn)象呢? (滬科K)當(dāng)=0時(shí)，過(guò)山車(chē)通過(guò)圓形軌道腰部時(shí)的速度，稱(chēng)為臨界速度。 (滬科K)當(dāng)過(guò)山車(chē)通過(guò)軌道頂部時(shí)的速度為時(shí)重力mg恰好等于過(guò)山車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力，即由此可得(滬科K)如果過(guò)山車(chē)通過(guò)軌道頂部時(shí)的速度小于，過(guò)山車(chē)會(huì)脫離軌道掉下來(lái)嗎?為什么? (滬科K) 如果過(guò)山車(chē)通過(guò)軌道頂部時(shí)的速度大于，過(guò)山車(chē)全脫離軌道掉下來(lái)嗎?為什么? (滬科K)你認(rèn)為設(shè)計(jì)過(guò)山車(chē)時(shí)，應(yīng)該怎樣做才能保證乘客的安全?(滬科J)運(yùn)用圖221，通過(guò)分析認(rèn)識(shí)到：在軌道頂端，車(chē)受到的重力與軌道的彈力的合力是向心力，方向豎直向下，與速度方向垂直。可以得出下式： 上式說(shuō)明：合力大小顯然跟速度的大小有關(guān)。因?yàn)橹亓Υ笮〔粫?huì)變化，

36、也不可能為零，所以速度不同，軌道的彈力大小是不同的。當(dāng)軌道彈力時(shí)，提供向心力的只有重力，車(chē)子此時(shí)具有的速度叫做臨界速度，此時(shí)重力全部用來(lái)提供向心力，所以不會(huì)掉下來(lái)。以上過(guò)程應(yīng)由學(xué)生分析。(滬科J)在上面分析的基礎(chǔ)上繼續(xù)分析：當(dāng)車(chē)子在軌道頂端的速度小于臨界速度時(shí)，所需的向心力也減小了，重力大于所需的向心力，過(guò)山車(chē)會(huì)脫離軌道掉下來(lái)。 以上是理論分析，在實(shí)際情況中，還可能有其他因素的影響。一切事情要以人為本，安全是最重要的，所以教材用旁注的形式說(shuō)明：實(shí)際的過(guò)山車(chē)的車(chē)輪都鑲嵌在軌道的槽內(nèi)，乘客都用安全帶束縛在座椅上；在正文中也用一個(gè)問(wèn)題作了提示，同時(shí)這也是在培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)造意識(shí)。(滬科K)你坐過(guò)旋轉(zhuǎn)椅(

37、圖219b)嗎?你有什么體驗(yàn)?你能分析出坐在旋轉(zhuǎn)椅上的人做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是什么力提供的嗎?隨著轉(zhuǎn)速的增大，旋轉(zhuǎn)椅的鋼索與豎直方向的夾角變大人的位置升高；轉(zhuǎn)得越快，升得越高。你能對(duì)此作出解釋嗎? (滬科J)關(guān)于旋轉(zhuǎn)椅，可給出一定的提示，讓學(xué)生自己進(jìn)行分析。根據(jù)學(xué)生的情況，可以只進(jìn)行定性分析，也可建立圓錐擺模型進(jìn)行定量分析。案例2 (滬科K)研究運(yùn)動(dòng)物體轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力(滬科K)生活中經(jīng)常遇到運(yùn)動(dòng)物體轉(zhuǎn)彎的問(wèn)題(圖222)，如田徑、滑冰運(yùn)動(dòng)員在彎道處就得轉(zhuǎn)彎，自行車(chē)、摩托車(chē)、汽車(chē)、火車(chē)、飛機(jī)也不時(shí)需要轉(zhuǎn)彎，許多物體在轉(zhuǎn)彎時(shí)所做的運(yùn)動(dòng)，都可以看成是一種局部的圓周運(yùn)動(dòng)。那么，做這種圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是從

38、哪里獲得的呢?這里以自行車(chē)為例，進(jìn)行分析研究。(滬科K)經(jīng)驗(yàn)告訴我們，騎自行車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，車(chē)與人會(huì)傾向彎道的內(nèi)側(cè)，這是什么原因呢?自行車(chē)向轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)側(cè)傾斜利用地面作用力與重力的合力作為轉(zhuǎn)彎所露要的向心力分析 設(shè)自行車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)所走彎道(作為圓周的一部分)的斗徑是R，人和自行車(chē)的總質(zhì)量為m，轉(zhuǎn)彎時(shí)的速度為v。 自行車(chē)在轉(zhuǎn)彎處的受力情況如圖223所示，圖中的F是地面對(duì)車(chē)的作用力，mg是重力，這兩個(gè)力的合力F指向彎道處9(圓心，它就是自行車(chē)做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力。請(qǐng)思考并討論： 1自行車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)傾斜的角度與哪些因素有關(guān)?(滬科J)分析中要強(qiáng)調(diào)地面對(duì)自行車(chē)的作用力9的方向沿自行車(chē)和人的軸線方向，而不是豎直方向。教學(xué)

39、中可以給出具體的分析演算過(guò)程：(滬科J)上述式子可使學(xué)生更易認(rèn)識(shí)到自行車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)傾斜的角度與車(chē)速、轉(zhuǎn)彎半徑有關(guān)。由此可解釋為什么雨天路滑時(shí)轉(zhuǎn)彎要減慢速度。依此類(lèi)推，也可解釋圖222中摩托車(chē)和滑冰運(yùn)動(dòng)員的轉(zhuǎn)彎問(wèn)題。 2滑冰、摩托車(chē)運(yùn)動(dòng)員轉(zhuǎn)彎時(shí)是怎樣獲得向心力的? 3.觀察圖224，分析汽車(chē)在水平路面轉(zhuǎn)彎時(shí)，是怎樣獲得向心力的。圖中f表示路面對(duì)汽車(chē)的摩擦力。(滬科J)汽車(chē)在水平路面上轉(zhuǎn)彎，摩擦力提供了向心力，由此可提出：高速公路的轉(zhuǎn)彎處，路面是水平的合理，還是傾斜的合理?應(yīng)向哪個(gè)方向傾斜? 4觀察圖225，了解并分析火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)是怎樣獲得向心力的。 (滬科J)圖225是火車(chē)轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)、外側(cè)軌道鋪設(shè)情況

40、。內(nèi)外軌道高度為什么不一樣一般情況下，只要求學(xué)生能定性分析。如果教學(xué)條件允 許，也可以讓學(xué)生通過(guò)自己分析、推理，得出內(nèi)外軌高度差與車(chē)速、轉(zhuǎn)彎半徑的關(guān)系等。這里可聯(lián)系我國(guó)列車(chē)提速問(wèn)題，讓學(xué)生分析，要使列車(chē)安全提速，應(yīng)考慮哪些問(wèn)題?鐵路要做哪些改造，以此滲透物理與技術(shù)、生活的聯(lián)系。(滬科J)案例2是研究車(chē)輛轉(zhuǎn)彎中的向心力問(wèn)題。教材用圖 222引進(jìn)日常生活中的圓周運(yùn)動(dòng)。然后以轉(zhuǎn)彎時(shí)的自行車(chē)為研究對(duì)象進(jìn)行具體分析。要提醒學(xué)生注意：白行車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，車(chē)與人都要向轉(zhuǎn)彎處的內(nèi)側(cè)傾斜。 (滬科J) 圖223的左圖是轉(zhuǎn)彎中的自行車(chē)在豎直面內(nèi)受到的作用力，兩個(gè)作用力分別是：重力mg與地面的作用力F。） (滬科J)圖2

41、26的回旋加速器是早期的小型加速器，其形狀與圓周運(yùn)動(dòng)的聯(lián)系比較直觀，主要是說(shuō)明圓周運(yùn)動(dòng)在科學(xué)技術(shù)中也有廣泛的應(yīng)用，也有學(xué)科內(nèi)綜合的思想。在教學(xué)中還可以用多媒體設(shè)備進(jìn)行更廣泛的介紹。(滬科J)教學(xué)中可以根據(jù)情況，適當(dāng)增加一些案例?！酒渌骄炕顒?dòng)】（魯科K）迷你實(shí)驗(yàn)室（魯科K）凹凸橋 (1)用兩根鐵絲彎成圖4-23所示的凹凸橋。把一個(gè)小球放在凹橋底部A，調(diào)節(jié)兩軌間的距離，使球剛好不掉下去，但稍加一點(diǎn)壓力，球就會(huì)撐開(kāi)兩軌下落。讓球從斜軌滾下，當(dāng)球經(jīng)過(guò)凹橋底部時(shí)，你看到了什么?(2)把凹橋下的搭鉤扣上，并讓小球在凸橋頂端刀靜止放置時(shí)，剛好能撐開(kāi)兩軌下落。然后，讓小球再?gòu)男避墲L下，當(dāng)球經(jīng)過(guò)凸橋頂端時(shí)，你

42、又看到了什么?（魯科J）“迷你實(shí)驗(yàn)室”中，要注意引導(dǎo)學(xué)生分析小球在凹橋底部和凸橋頂部時(shí)所受的向心力是怎么產(chǎn)生的，這樣有助于他們解釋實(shí)驗(yàn)中的現(xiàn)象。你可以看到，第一步實(shí)驗(yàn)中，小球運(yùn)動(dòng)到凹橋底部時(shí)，從兩軌間掉了下去，這說(shuō)明運(yùn)動(dòng)的小球?qū)Π紭虻撞康膲毫Υ笥陟o止時(shí)的壓力。第二步實(shí)驗(yàn)中，小球運(yùn)動(dòng)到凸橋頂端時(shí)不會(huì)落下，而是從橋面掠過(guò)，這說(shuō)明運(yùn)動(dòng)的小球?qū)ν箻蝽敹说膲毫π∮陟o止時(shí)的壓力。類(lèi)似地，如圖4-24所示，汽車(chē)駛過(guò)凸形路面的頂端時(shí)，汽車(chē)所受的重力和支持力同在豎直方向上，此時(shí)汽車(chē)行駛所需的向心力就由這兩個(gè)力的合力提供。由向心力公式G-N=可知，這時(shí)NG。根據(jù)牛頓第三定律，汽車(chē)對(duì)路面的壓力是N的反作用力，所以汽

43、車(chē)在凸形路面頂端時(shí)對(duì)路面的壓力也小于汽車(chē)所受的重力，就會(huì)產(chǎn)生失重現(xiàn)象，汽車(chē)不容易控制，而且速度越大越明顯，因此汽車(chē)在經(jīng)過(guò)凸形路面時(shí)不宜高速行駛。 同樣的道理，如圖4-25所示，汽車(chē)駛過(guò)凹形路面底部時(shí)，汽車(chē)對(duì)路面的壓力將大于重力，容易出現(xiàn)超重現(xiàn)象而引發(fā)爆胎，因此汽車(chē)在經(jīng)過(guò)凹形路面時(shí)，同樣也不宜高速行駛。在游樂(lè)場(chǎng)里，驚險(xiǎn)又有趣的項(xiàng)目之一就是坐過(guò)山車(chē)。圖 4-26中的過(guò)山車(chē)，是在兩個(gè)高幾十米的滑梯中間，接著一個(gè)十幾米高的環(huán)形軌道構(gòu)成的。當(dāng)你看到乘客頭朝下高速飛行的時(shí)候，不用擔(dān)心乘客會(huì)從過(guò)山車(chē)上栽落下來(lái)，因?yàn)槿藗円呀?jīng)對(duì)過(guò)山車(chē)及其安全運(yùn)行進(jìn)行了精心設(shè)計(jì)。(人教J)拱形橋、凹形橋的壓力實(shí)驗(yàn) 用3 mm的粗

44、鐵絲做成如圖6-29所示的凹形橋和拱形橋，兩個(gè)橋的寬度由所用的鋼球直徑而定，約為2 cm3 cm，小于鋼球直徑鋼球直徑選擇在3 cm4 cm、質(zhì)量在200 g左右將彈簧臺(tái)秤(測(cè)力計(jì))的玻璃卸下，再卸下指針把薄鐵片剪成指針的形狀，側(cè)面留出一小塊鐵皮c如圖中2所示，向上彎折與指針垂直，作為記憶指針，記憶指針的軸孔略大于原指針1將記憶指針安裝在原指針的下面實(shí)驗(yàn)時(shí)先將拱形橋B用夾子固定在臺(tái)秤上，記下示數(shù)，再將鋼球放在臺(tái)秤上，記下示數(shù)，將記憶指針推回指針1的位置將凹形橋A安裝在鐵架臺(tái)上，并使出口弧線與拱形橋B的入口弧線相切，留2 mm3 mm的間隙，鋼球從A的某處釋放，并能從拱形橋B上通過(guò)當(dāng)鋼球從拱形橋B通過(guò)后，可以看到記憶指針的位置小于鋼球靜止放在