2.2向心力的应用学案.doc

物理必修二 2.2 向心力应用【知识巩固】一、向心力1.定义：做匀速圆周运动的物体所受到的 的 力，叫向心力。2.特点：方向始终 ，是 （填“恒力”或“变力”）。3.作用效果：只改变速度的 ，不改变速度的 。4.向心力的大小： 。5.向心力的来源：情境向心力来源二、向心加速度1.定义：由向心力产生的加速度称为向心加速度，是描述圆周运动的质点 变化快慢的物理量。2.大小： 。3.方向： 。4.匀速圆周运动的向心加速度大小不变，方向始终指向圆心，即匀速圆周运动是 曲线运动。（填“非匀变速”或“匀变速”）。三、生活中的向心力（一）水平面内的圆周运动1、汽车转弯问题试分析在水平路面上拐弯的汽车的受力情况以及向心力的来源。要是汽车转弯时要更安全，路面应如何设计？例：汽车与某公路路面间的动摩擦因数为，公路某转弯处半径为R，（最大静摩擦力等于滑动摩擦力）问：（1） 若路面水平，要使汽车匀速率转弯时不发生侧滑，汽车的速度不得超过多少？（2） 若公路拐弯处设计成内侧低，外侧高，则路面与水平面的侧角为，汽车的速度为多大时，可使汽车与路面间的侧向摩擦力为零？2、火车转弯问题（1）火车在水平轨道上拐弯时： 提供向心力。（2）火车在侧倾的轨道上拐弯时：（二）竖直平面内的圆周运动1、汽车过圆栱桥（1）汽车过凸型桥最高点时，分析汽车的受力情况和向心力来源。（2）汽车过凹型桥最低点时，分析汽车的受力情况和向心力来源。例：质量m=2t的汽车，驶过半径R=100m的圆弧形桥面，g=10m/s（1） 若桥面为凹形，汽车以20m/s的速度通过桥面最低点时，汽车对桥面的压力是多大？（2） 若桥面为凸形，汽车以20m/s的速度通过桥面最高点时，汽车对桥面的压力是多大？（3） 汽车以多大速度通过凸型桥顶点时，对桥面刚好没有压力R 绳 2、无支撑模型细绳拉着小球在竖直平面内做圆周运动（1）分析小球在最低点和最高点的受力情况最低点： 最高点：（2）当小球在最高点的速度为多少时，细绳的拉力为零？【小结归纳】（1）临界条件：绳子或轨道对小球没有力的作用，即v临界= 。（2）不能过最高点的条件： （实际上球没到最高点时就脱离了轨道）。例：质量为0.5kg的小杯里盛有1kg的水，用绳子系住小杯在竖直平面内做圆周运动，半径为1m，小杯通过最高点的速度为4m/s，g=10m/s，求：（1） 在最高点时，绳的拉力？（2） 在最高点时，水对小杯底的压力？（3） 为使小杯经过最高点时水不流出，在最高点时最小速率是多少？R 杆 3、有支撑模型小球与轻杆相连，在竖直平面内做圆周运动（1）分析小球在最低点和最高点的受力情况最低点： 最高点：（2当小球在最高点的速度v=0m/s时，杆对小球的弹力大小和方向？（3）当小球在最高点的速度为多少时，杆对小球的作用力为零？（4） 小球在最高点，杆对小球的作用力支持力还是拉力，速度有何区别？【小结归纳】（1）当 时，杆对小球F为支持力，F mg（“”或“”），且F随v增大而 。（2）当 时，杆对小球F为拉力，且F随v的增大而 。（3）能过最高点的临界条件，v临界= ，此时F= ，为 （“支持力”或“拉力”）。（4）当v= 时，F=0。例：小球A质量为m，固定在长为L的轻杆一端，并随杆一起绕杆的另一端在竖直平面内在圆周运动。如果小球经过最高点时，杆对球的作用力为拉力，拉力大小等于球的重力。求：（1） 小球通过最高点时的速度。（2） 如果小球经过最低时的速度为，则此时杆对小球的作用力的大小？【练习】1.质点做匀速圆周运动时，下列说法正确的是A线速度越大，周期一定越小B角速度越大，周期一定越小C转速越小，周期一定越小 D圆周半径越大，周期一定越小2.下列说法正确的是A因为物体做圆周运动，所以才产生向心力B因为物体有向心力存在，所以才迫使物体不断改变运动速度方向而做圆周运动C因为向心力的方向与线速度方向垂直，所以向心力对做圆周运动的物体不做功D向心力是圆周运动物体所受的合外力3.关于物体做圆周运动的说法正确的是 A匀速圆周运动是匀速运动 B物体在恒力作用下不可能做匀速圆周运动C向心加速度越大，物体的角速度变化越快 D匀速圆周运动中向心加速度是一恒量 4.下列关于向心加速度的说法中，正确的是A向心加速度的方向始终与速度的方向垂直 B向心加速度的方向保持不变C在匀速圆周运动中，向心加速度是恒定的D在匀速圆周运动中，向心加速度的大小不断变化5.如图所示，用细线吊着一个质量为m的小球，使小球在水平面内做圆锥摆运动，关于小球受力，正确的是 （ ）A受重力、拉力、向心力 B受重力、拉力 C受重力 D以上说法都不正确6.火车转弯做圆周运动，如果外轨和内轨一样高，火车能匀速通过弯道做圆周运动，下列说法中正确的是 （ ） A火车通过弯道向心力的来源是外轨的水平弹力，所以外轨容易磨损B火车通过弯道向心力的来源是内轨的水平弹力，所以内轨容易磨损C火车通过弯道向心力的来源是火车的重力，所以内外轨道均不磨损D以上三种说法都是错误的7.汽车驶过凸形拱桥顶点时对桥的压力为F1，汽车静止在桥顶时对桥的压力为F2，那么F1与F2比较（ ）AF1F2 BF1F2 CF1F2 D都有可能8.一辆质量m=2.0t的小汽车，以10m/s的速率驶过半径R=90m的一段圆弧形拱桥面，重力加速度g=10m/s2，求在最顶点时，小汽车对桥面的压力多大？方向如何？9.如图所