向心力的實(shí)例分析

第3節(jié)向心力的實(shí)例分析常見傳動(dòng)從動(dòng)裝置皮帶傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)cAB摩擦傳動(dòng)皮帶傳動(dòng)，由于相等時(shí)間里轉(zhuǎn)過的弧長相等，所以線速度相等。在同一轉(zhuǎn)動(dòng)軸上，物體由于相等時(shí)間里轉(zhuǎn)過的角度相等，所以角速度相等。2、汽車在轉(zhuǎn)彎時(shí)情景？受那些力?

1、你坐在車座上不扶不靠，當(dāng)車子轉(zhuǎn)彎時(shí)，你的身體會(huì)怎樣？受哪些力？身體會(huì)有向外的運(yùn)動(dòng)趨勢，車有向外打滑的趨勢GfNGfN總結(jié)：摩擦力f指向圓心，提供了向心力。1、設(shè)汽車沿半徑為r的水平圓形跑道勻速率行駛，若汽車與路面的動(dòng)摩擦因數(shù)為，要使汽車不側(cè)滑，則汽車行駛的最大速率是多少？解：一、水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)若汽車速度過大，所需要的向心力過大，最大靜摩擦力不足以提供向心力，汽車的軌道半徑將變大，汽車離原來的軌道圓心越來越遠(yuǎn)?！x心運(yùn)動(dòng)（1）汽車轉(zhuǎn)彎汽車vf1、潮濕路面或者路面有沙粒易出現(xiàn)交通事故，原因：______________思考與討論R減小減小一、水平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)（2）火車轉(zhuǎn)彎向心力由外側(cè)軌道對車輪輪緣的擠壓力提供.NGFN2、火車轉(zhuǎn)彎1、火車轉(zhuǎn)彎同樣有向外的運(yùn)動(dòng)趨勢，怎樣可以使火車不出軌呢？單靠鐵軌可以嗎？思考：GNF合2、鐵路的彎道通常外高內(nèi)低，當(dāng)車速按照規(guī)定速度行駛，火車與鐵軌之間無擠壓，有利于保養(yǎng)鐵軌。求火車轉(zhuǎn)彎的規(guī)定速度？F合=F向

通過彎道的規(guī)定速度取決于彎道的半徑和傾角2、汽車以半徑r=100m轉(zhuǎn)彎，汽車質(zhì)量為8×103kg，路面寬為l=7m，外沿比內(nèi)沿高h(yuǎn)=70cm，如果汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)的向心力只由重力和地面對汽車的支持力提供，汽車的速度應(yīng)為多大？NGF合汽車轉(zhuǎn)彎時(shí)，為防止打滑（飄移）、翻車，彎道的公路通常也是外高內(nèi)低。如：賽車道、盤山公路。（1）當(dāng)火車行駛速率

等于規(guī)定速度

時(shí)，火車所受的重力及軌道面的支持力的合力

提供了轉(zhuǎn)彎的向心力

，內(nèi)、外軌道對輪緣都沒有側(cè)壓力．V（2）當(dāng)火車行駛速度

小于規(guī)定速度

時(shí)，火車所受的重力及軌道面的支持力的合力大于火車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力，內(nèi)軌道對輪緣必須施加一個(gè)向外的推力F1

，此時(shí)火車向心力為：V（3）當(dāng)火車行駛速度

大于規(guī)定速度

時(shí)，火車所受的重力及軌道面的支持力的合力小于火車轉(zhuǎn)彎時(shí)所需的向心力

，外軌道對輪緣必須施加一個(gè)向內(nèi)的推力F2，用來補(bǔ)充向心力：V當(dāng)v=v0時(shí)：當(dāng)v>v0時(shí)：當(dāng)v<v0時(shí)：輪緣不受側(cè)向壓力輪緣受到外軌向內(nèi)的擠壓力輪緣受到內(nèi)軌向外的擠壓力F彈F彈因此為了保護(hù)輪緣和行駛安全，過彎道有速度限制！二.豎直面上的圓周運(yùn)動(dòng)

以汽車為研究對象，分析它經(jīng)凸橋的最高點(diǎn)和凹橋的最低點(diǎn)時(shí)的受力情況,并求出汽車對橋面的壓力。假設(shè)汽車過橋頂（底）的速度為v，橋的半徑為R，汽車的質(zhì)量為m。1、汽車過橋問題

由牛頓第三定律可知，汽車對橋面壓力小于汽車的重力，產(chǎn)生失重現(xiàn)象。當(dāng)N=0時(shí)，

，汽車對橋面無壓力。經(jīng)凸橋最高點(diǎn)時(shí)：當(dāng)時(shí)，汽車將脫離橋面發(fā)生危險(xiǎn)，因此汽車過拱橋時(shí)不能高速行駛

由牛頓第三定律可知，汽車對橋面壓力小于汽車的重力，產(chǎn)生失重現(xiàn)象。當(dāng)V=0時(shí)，

，汽車對橋面無壓力．(1)經(jīng)凸橋最高點(diǎn)時(shí)：當(dāng)時(shí)，汽車將脫離橋面發(fā)生危險(xiǎn)，因此汽車過拱橋時(shí)不能高速行駛。失重（2）經(jīng)凹橋最低點(diǎn)時(shí)由牛頓第三定律可知，汽車對橋面壓力大于汽車的重力,容易出現(xiàn)超重現(xiàn)象而引發(fā)爆胎。所以汽車過凹形路面時(shí)，同樣也不能高速行駛。

超重（2）水流星2、豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)已知水流星做圓周運(yùn)動(dòng)的半徑是R，那杯子中的水在最高點(diǎn)處速度至少要多大才不會(huì)灑出來呢？分析原因。1當(dāng)水在圓周最高點(diǎn)時(shí)，受到的合外力怎么表示？2水不會(huì)灑出來的臨界條件是什么？此時(shí)合外力是？3在臨界狀態(tài)下，水的速度應(yīng)該滿足怎樣的關(guān)系呢？2、豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)（2）水流星OmgNF2、豎直面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)（2）水流星OmgNF結(jié)論：當(dāng)過最高點(diǎn)的速度：水流星節(jié)目一定成功＞＝臨界條件：最高點(diǎn)如圖所示是一個(gè)在豎直平面內(nèi)做圓周運(yùn)動(dòng)的水流星，經(jīng)過最高點(diǎn)的線速度至少需要多大?剛好過最高點(diǎn)的速度特征和條件？剛好過最高點(diǎn)的速度特征和條件？桿線或繩

當(dāng)時(shí)，細(xì)繩對小球沒有拉力作用。向心力只由小球所受重力提供。線或繩如果，輕繩對小球存在拉力1、小球過最高點(diǎn)時(shí)，如果V=0，則輕桿對小球支持力N=mg。桿3、如果，輕桿對小球有拉力作用。2、如果則和輕繩一樣，桿對小球沒有力的作用。所以當(dāng)時(shí)，輕桿對小球有支持力的作用。思考題體操運(yùn)動(dòng)員在做單桿“大回環(huán)”動(dòng)作時(shí)，在最高點(diǎn)的最小速度又是多少？受力情況怎樣呢？與水流星相比有什么不同的地方嗎？解圓周運(yùn)動(dòng)問題的基本步驟1、確定做圓周運(yùn)動(dòng)的物體為研究對象2、確定圓周運(yùn)動(dòng)的軌道平面、圓心位置和半徑。3、受力分析找出向心力4、選擇規(guī)律列方程求解小結(jié)2、解圓周運(yùn)動(dòng)問題的基本步驟轉(zhuǎn)彎問題豎直平面的圓周運(yùn)動(dòng)1、實(shí)例分析:作業(yè)：P804、6、7解圓周運(yùn)動(dòng)問題的基本步驟1、確定做圓周運(yùn)動(dòng)的物體為研究對象2、確定圓周運(yùn)動(dòng)的軌道平面、圓心位置和半徑。3、受力分析找出向心力（半徑方向的合力）4、選擇規(guī)律列方程求解豎直平面內(nèi)的圓周運(yùn)動(dòng)3、如下圖，一輛汽車以速率v在凹凸不平的路面上行駛，汽車的質(zhì)量為m，如果把汽車過最低點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)看做圓周運(yùn)動(dòng)，且半徑為r，求此時(shí)汽車對地面的壓力？V4、如下圖，一輛汽車以速率v在凹凸不平的路面上行駛，汽車的質(zhì)量為m，如果把汽車過最高點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)看做圓周運(yùn)動(dòng)，且半徑為r，求此時(shí)汽車對地面的壓力？4、F合=G－N支F向=mv2/r由F合=F向G－N支=mv2/rN支=G－mv2/r3、F合=N支－GF向=mv2/r由F合=F向得N支－G=mv2/rN支=G＋mv2/r由牛頓第三定律可知，

N壓＝N支=G＋mv2/r>G由牛頓第三定律可知，

N壓=N支=G－mv2/r＜G車處于失重狀態(tài)，不易控制。車處于超重狀態(tài)，容易引發(fā)爆胎。思考與討論由上可知，汽車通過凸處的最高點(diǎn)，當(dāng)汽車的速率不斷增大時(shí)，路面受到的壓力如何變化？根據(jù)牛頓第三定律：N壓=N

支即:最高點(diǎn)v增大時(shí)，N壓減小。當(dāng)時(shí)，N壓=0；這是車輛恰好能在拱橋上做圓周運(yùn)動(dòng)的臨界速度當(dāng)時(shí)，汽車將脫離地面，發(fā)生危險(xiǎn)。最低點(diǎn)N壓＝N支=G＋mv2/rv增大時(shí)，N壓大。車處于超重狀態(tài)，更容易引發(fā)爆胎。GN車輛會(huì)這樣運(yùn)動(dòng)嗎？vv英國特技演員史蒂夫·特魯利亞自己駕車在回圈軌道上玩起新式“過山車