23_圓周運(yùn)動(dòng)的案例分析(1)

1、2 2、3 3 圓周運(yùn)動(dòng)的案例分析圓周運(yùn)動(dòng)的案例分析一、游樂(lè)場(chǎng)中的過(guò)山車一、游樂(lè)場(chǎng)中的過(guò)山車案例分析1過(guò)山車原理 過(guò)山車能從高高的圓形軌道頂部轟然而過(guò)，車與人卻不掉下來(lái)，這是為什么呢？明確：圓周運(yùn)動(dòng)需要明確：圓周運(yùn)動(dòng)需要向心力從何而來(lái)？向心力從何而來(lái)？案例分析1過(guò)山車原理2:ANvAmgFmR分析 點(diǎn)(3),vgR當(dāng)時(shí) 物體離開圓軌道做曲線運(yùn)動(dòng)(1)F0,v()NRg臨界速度當(dāng)2(2)0,v,NNvRg FmmgR當(dāng)FmgFNmgFNBA過(guò)山車原理兩個(gè)模型o1、細(xì)線、細(xì)線2、細(xì)桿、細(xì)桿二、自二、自 行行 車車 比比 賽賽案例分析2自行車轉(zhuǎn)彎 自行車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是從哪里獲得的呢？NfG火車

2、轉(zhuǎn)彎三、案例分析三、案例分析3火車轉(zhuǎn)彎火車轉(zhuǎn)彎 火車做圓周運(yùn)動(dòng)的向心力是從哪里獲得的呢？?jī)?nèi)外軌道一樣高時(shí)c c：由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的，且由于火車質(zhì)量很由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的，且由于火車質(zhì)量很大，故輪緣和外軌間的相互作用力很大，易損壞鐵軌。大，故輪緣和外軌間的相互作用力很大，易損壞鐵軌。a a：此時(shí)火車車輪受三個(gè)力：重力、支持力、外軌對(duì)輪緣的彈力。此時(shí)火車車輪受三個(gè)力：重力、支持力、外軌對(duì)輪緣的彈力。b b：外軌對(duì)輪緣的彈力外軌對(duì)輪緣的彈力F F提供向心力。提供向心力。外輪外輪外軌內(nèi)軌內(nèi)軌內(nèi)輪內(nèi)輪外軌略高于內(nèi)軌時(shí)轉(zhuǎn)彎處-外軌略高于內(nèi)軌 說(shuō)明：轉(zhuǎn)彎處要說(shuō)明：轉(zhuǎn)彎處要選

3、擇內(nèi)外軌適當(dāng)選擇內(nèi)外軌適當(dāng)?shù)母叨炔?，使轉(zhuǎn)的高度差，使轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心彎時(shí)所需的向心力力F F完全由重力完全由重力G G和支持力和支持力N N的合的合力來(lái)提供，這樣力來(lái)提供，這樣外軌就不受輪緣外軌就不受輪緣的擠壓了。的擠壓了。外軌略高于內(nèi)軌時(shí)FNGF水平方向水平方向 思考：當(dāng)速度過(guò)大或過(guò)小時(shí)受力會(huì)怎樣？思考：當(dāng)速度過(guò)大或過(guò)小時(shí)受力會(huì)怎樣？四、汽車轉(zhuǎn)彎四、汽車轉(zhuǎn)彎v汽車轉(zhuǎn)彎汽車轉(zhuǎn)彎水平地面上摩擦力提供向心力重力與支持力的合力提供向心力案例分析5汽車過(guò)拱橋 汽車在拱橋上以速度汽車在拱橋上以速度v v前進(jìn)，橋面的前進(jìn)，橋面的圓弧半徑為圓弧半徑為R R，求汽車過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)求汽車過(guò)橋的最高點(diǎn)時(shí)對(duì)橋面的

4、壓力？橋面的壓力？vF1G汽車過(guò)拱橋汽車過(guò)拱橋GF11、根據(jù)上面的分析可以看出，汽車行駛、根據(jù)上面的分析可以看出，汽車行駛的速度越大，汽車對(duì)橋的壓力越小。試分的速度越大，汽車對(duì)橋的壓力越小。試分析一下，當(dāng)汽車的速度不斷增大時(shí)，會(huì)有析一下，當(dāng)汽車的速度不斷增大時(shí)，會(huì)有什么現(xiàn)象發(fā)生呢？什么現(xiàn)象發(fā)生呢？（1） 當(dāng)當(dāng)v = 時(shí)，時(shí)，F(xiàn) = 0（2） 當(dāng)當(dāng)0 v 時(shí)時(shí) , 0 F mg（3） 當(dāng)當(dāng) v 時(shí)時(shí), 汽車將脫離橋面，汽車將脫離橋面，發(fā)生危險(xiǎn)發(fā)生危險(xiǎn)rgrgrgGF1解析：解析：GF2mvrF G =F = G +2mvrF G2、請(qǐng)你根據(jù)上面分析汽車通過(guò)凸形橋的、請(qǐng)你根據(jù)上面分析汽車通過(guò)凸形橋

5、的思路，分析一下汽車通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)思路，分析一下汽車通過(guò)凹形橋最低點(diǎn)時(shí)對(duì)橋的壓力（如圖）。這時(shí)的壓力比時(shí)對(duì)橋的壓力（如圖）。這時(shí)的壓力比汽車的重力大還是小？汽車的重力大還是小？比較三種橋面受力的情況比較三種橋面受力的情況rvmGN2rvmGN2N=G小結(jié)小結(jié)1、分析向心力來(lái)源、分析向心力來(lái)源3、運(yùn)用向心力公式解題的步驟、運(yùn)用向心力公式解題的步驟2、案例分析案例分析1過(guò)山車原理過(guò)山車原理案例分析案例分析2自行車轉(zhuǎn)彎自行車轉(zhuǎn)彎案例分析案例分析3火車轉(zhuǎn)彎火車轉(zhuǎn)彎案例分析案例分析4汽車過(guò)拱橋汽車過(guò)拱橋運(yùn)用向心力公式解題的步驟：運(yùn)用向心力公式解題的步驟：（4 4）解方程，對(duì)結(jié)果進(jìn)行必要的討論。）解方程

6、，對(duì)結(jié)果進(jìn)行必要的討論。（1 1）明確研究對(duì)象，確定它在哪個(gè)平面內(nèi)做圓周）明確研究對(duì)象，確定它在哪個(gè)平面內(nèi)做圓周 運(yùn)動(dòng)，找到圓心和半徑。運(yùn)動(dòng)，找到圓心和半徑。（2 2）確定研究對(duì)象在某個(gè)位置所處的狀態(tài)，進(jìn)行）確定研究對(duì)象在某個(gè)位置所處的狀態(tài)，進(jìn)行 具體的受力分析，分析是哪些力提供了向心具體的受力分析，分析是哪些力提供了向心 力。力。（3 3）建立以向心方向?yàn)檎较虻淖鴺?biāo)，據(jù)向心力）建立以向心方向?yàn)檎较虻淖鴺?biāo)，據(jù)向心力 公式列方程。公式列方程。分析向心力來(lái)源以下物體所做的圓周運(yùn)動(dòng)以下物體所做的圓周運(yùn)動(dòng),向心力由誰(shuí)來(lái)提供向心力由誰(shuí)來(lái)提供?O（1 1）（2 2）（3 3）細(xì)繩系一小球使小球細(xì)繩系一小