第02节向心力 (5).ppt

匀速圆周运动实例分析,第二章第二节向心力（第二课时),一、定义：,质点沿圆周运动，在相等的时间里通过的圆弧长度相等。,二、描述运动的物理量：,线速度：,角速度：,周期：,频率：,向心加速度,大小：,方向：,始终指向圆心,向心力,始终指向圆心,大小：,方向：,周期性的非匀变速曲线运动。,三、匀速圆周运动性质是：,本章知识要点回顾,例一、水平面上绕自身轴匀速旋转的圆盘上放置一木块，木块相对圆盘静止，试分析木块的向心力由什么来提供。,木块受力：,竖直向下的重力G,竖直向上的支持力N,水平方向指向圆心的摩擦力f,木块做圆周运动所需向心力：,由圆盘对木块的静摩擦力f提供,f,f,f,f,f,f,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。（杂技节目中的飞车走壁现象中的稳定状态）,小球受力：,小球的向心力：,由重力和支持力的合力提供,例三、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,火车速度较快时，容易被甩出外轨翻车！,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,当时，车轮对内外轨都无压力。,在外轨略高于内轨时，火车转弯时的速度v,火车的向心力：,由G和N的合力提供,(1)当时，车轮,对内外轨都无压力。,火车行驶速率vv规定,（2）当火车行驶速率vv规定时，,（3）当火车行驶速率vv规定时，,火车行驶速率vv规定时,外轨对轮缘有侧压力；,内轨对轮缘有侧压力。,处理匀速圆周运动问题的一般步骤：,（1）明确对象，找出圆周平面，确定圆心及半径；,（2）进行受力分析，画出受力图；,（3）求出指向圆心方向的合力，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。,例四、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：,例五、质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径均为r的拱桥和凹型地面，如图所示，求在A点和B点，汽车对路面的压力分别是多少？,A,B,解：汽车通过A、B时，受力情况如图。,汽车通过A点时：,汽车通过B点时：,h,由牛顿第二定律：,由牛顿第三定律：,由牛顿第二定律：,由牛顿第三定律：,例六、如图要使小球滑到圆形轨道顶端不掉下来，小球在轨道顶端的最小速度应当是多大？已知轨道半径为R。,解：小球在最高点的受力情况如图,时，物体作离心运动；,时，物体靠近圆心运动。,小结:一、处理匀速圆周运动问题的一般步骤：,（1）明确对象，找出圆周平面，确定圆心；,（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；,二、用牛顿第二定律的瞬时对应关系，分析做圆周运动的条件：,时，物体作圆周运动；,时，物体作离心运动；,时，物体靠近圆心运动。,（4）用牛顿第二定律结合匀速圆周运的特点列方程求解。,小结:,3、圆周运动主要有水平面运动和竖直面内运动典型情形。竖直内的圆周运动实际上往往是变速率的运动，在切线方向还应当有力改变速率大小。（此时向心力不等于其合力）