高中物理 匀速圆周运动实例分析课件 新人教版必修2.ppt

本节课的学习目标 1 知道向心力是物体沿半径方向所受的合外力提供的 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 并进行有关计算 做匀速圆周运动的物体受到向心力的作用 如何理解向心力 a 向心力是按效果命名的力 b 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 它就是物体所受的向心力 c 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 一 复习引入 向心加速度 方向 始终指向圆心 向心力 始终指向圆心 方向 1 明确对象 找出圆周平面 确定圆心和半径 2 进行受力分析 画出受力分析图 3 求出在半径方向的合力 即向心力 4 用牛顿第二定律结合匀速圆周运的特点列方程求解 例一 质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径为r的拱桥 如图所示 求汽车在桥顶时对路面的压力是多少 二 实例分析 竖直面内的匀速圆周运动 长江大桥 问1 汽车静止在桥顶与通过桥顶是否同种状态 问2 汽车过拱桥桥顶的向心力如何产生 方向如何 求 汽车对桥的压力 例一 质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径为r的拱桥 如图所示 求汽车在桥顶时对路面的压力是多少 解 汽车通过桥顶时 受力情况如图 汽车通过桥顶时 h 由牛顿第二定律 由牛顿第三定律 o 二 实例分析 竖直面内的匀速圆周运动 r 注意 汽车过桥的速度不得太大 否则n 将消失 汽车将飞离桥面 由牛顿第二定律 h 拓展 汽车以恒定的速率v通过半径为r的凹型桥面 如图所示 求汽车在最底部时对桥面的压力是多少 解 汽车通过底部时 受力情况如图 结论 车速越大对桥的压力就越大 应用 所以桥修成拱形的比凹形的好 例二 试分析在竖直放置光滑圆锥内做匀速圆周运动小球所需的向心力 小球受力 竖直向下的重力g 垂直圆锥面的支持力fn 小球的向心力 由重力和支持力的合力提供 二 实例分析 水平面内的匀速圆周运动 例三 小球做圆锥摆时细绳长l 与竖直方向成 角 求小球做匀速圆周运动的角速度 小球受力 竖直向下的重力g 沿绳方向的拉力t 小球的向心力 由t和g的合力提供 解 l 小球做圆周运动的半径 由牛顿第二定律 即 例四 讨论火车转弯时所需向心力 1 内外轨道一样高时 向心力f由外侧轨道对铁轨的压力提供 2 当外轨略高于内轨时 火车受力 竖直向下的重力g 垂直轨道面的支持力n 火车的向心力 由g和n的合力提供 例五 其他类似的临界问题 线或绳 刚好过最高点的速度特征和条件 杆 刚好过最高点的速度特征和条件 赛车过弯道 摩托车过弯道 思考题 1 自行车转弯 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 提问 谁提供向心力 倾斜度与向心力有关吗 有何关系 2 向心力来源实例分析 一根细绳拉着小球在光滑水平面上做匀速圆周运动 小物块随圆盘一起做匀速圆周运动 小结 1 汽车通过桥顶时 速度越大 对桥顶的压力就越小 汽车刚好对桥顶的压力为零 汽车飞离桥顶 汽车对桥顶有压力 时 内外轨均不受侧向挤压的力 速度最佳 时 外轨受到侧向挤压的力 这时向心力增大 外轨提