第3节向心力的实例分析 (4).ppt_第1页
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第3节,向心力的实例分析主讲人：郭振智,1、转弯时的向心力实例分析问题1、汽车在水平直轨道上行驶与转弯时有何不同？,在平直轨道上汽车做直线运动，受到的合力为零或者与速度方向在同一直线上，转弯时做曲线运动，需要向心力,问题2：汽车在水平弯道上转弯时，受哪几个力的作用？向心力是由谁提供？,圆心方向,汽车受重力、支持力、牵引力、摩擦力向心力由汽车与地面间的静摩擦力提供。,问题3：要想汽车在水平弯道上能够安全转弯，必须满足的条件是什么？,问题4：汽车能够安全转弯的最大速度是多少？,问题5：同学们能不能给出一些增大汽车转弯安全性的建议？,可以增大动摩擦因数和拐弯半径。,问题6：仔细观察下面两幅图片，研究工程师们设计的公路弯道有什么特点？并思考为什么要这样设计？,路面是倾斜的,路面倾斜的原因是让支持力与竖直方向成一角度，这样支持力的水平分力就可以提供部分向心力，减小静摩擦力的负担。那么火车转弯时又是什么情况呢？,问题7：画出汽车在这样的路面上转弯时的受力分析图并思考向心力的来源。,问题8：火车转弯同样有向外的运动趋势，怎样可以使火车不出轨道呢？,问题9：铁路的弯道通常外高内低，当车速按照规定速度行驶，火车与铁轨之间无挤压，有利于保养铁轨。求火车转弯的规定速度？,F合=F向,通过弯道的规定速度取决于弯道的半径和倾角,问题10：如果火车转弯速度大于这个值呢？或者小于这个值呢？,经凸桥最高点时,由牛顿第三定律可知，汽车对桥面压力小于汽车的重力失重现象,2、竖直平面内的圆周运动实例分析,问题11：由上式可知，在凸处最高点：v增大时，F压减小，当时，F压=0；当时，汽车将脱离地面，发生危险。,由牛顿第三定律可知，汽车对桥面压力大于汽车的重力超重现象。,经凹桥最低点时,问题12：上述过程中汽车虽然不是做匀速圆周运动，但我们仍然使用了匀速圆周运动的公式为什么？,向心力和向心加速度的关系是一种瞬时对应关系，在某一瞬时，牛顿第二定律同样成立。,例1：一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=90m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10ms2求：（1）若桥面为凹形，汽车以20ms的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大？（2）若桥面为凸形，汽车以l0ms的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大？（3）汽车以多大速度通过凸形桥面顶点时，对桥面刚好没有压力？,解：（1）汽车通过凹形桥面最低点时，在水平方向受到牵引力F和阻力f，在竖直方向受到桥面向上的支持力N1和向下的重力Gmg，：圆强形轨道的圆心在汽车上方，支持力Nl与重力G=mg的合力为N1mg，这个合力就是汽车通过桥面最低点时的向心力，即F向=N1
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