匀速圆周运动实例分析

1、圆圆周周运运动动速速匀匀实实例例分分析析本节课的学习目标本节课的学习目标1、知道向心力是物体沿半径方向所受的合外力提供的。、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。、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。、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？向心力？a：向心力是按效果命名的力：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：任何一个力或

2、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：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体的作用外，还要另外受到向心力一、复习引入一、复习引入 向心力、向心加速度的求解公式有向心力、向心加速度的求解公式有哪些哪些? ?它们的方向分别如何？它们的方向分别如何？向心加速度：向心加速度：rvra22方向：方向： 始终指向圆心始终指向圆心向心力向心力:rfmrTmrvmmrF222222始终指向圆心始终指向圆心方向：方向：处理匀速圆周运动问题的一般步骤处

3、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，确定圆心和半径；）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）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；）求出在半径方向的合力，即向心力；（4）用牛顿第二定律）用牛顿第二定律 结合结合 匀速圆周运的特点列方程求解。匀速圆周运的特点列方程求解。rvmmaF2合 例一、质量为例一、质量为m的汽车以恒定的速率的汽车以恒定的速率v通过半径为通过半径为r的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力是的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力是多少？多少？二、实例分析二、实例分析竖直面内的

4、匀速圆周运动竖直面内的匀速圆周运动长江大桥长江大桥问问1：汽车静止在桥顶与通过桥顶是否同种状态？：汽车静止在桥顶与通过桥顶是否同种状态？ 问问2：汽车过拱桥桥顶的向心力如何产生？方向如何？：汽车过拱桥桥顶的向心力如何产生？方向如何？ V求：汽车对桥的压力求：汽车对桥的压力RGF 例一、质量为例一、质量为m的汽车以恒定的速率的汽车以恒定的速率v通过半径为通过半径为r的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力是的拱桥，如图所示，求汽车在桥顶时对路面的压力是多少？多少？解：汽车通过桥顶时，受力情况如图。解：汽车通过桥顶时，受力情况如图。汽车通过桥顶时：汽车通过桥顶时：GrmvFmgN/2)(2rv

5、gmFNFNhFN)(2rvgmNN由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：由牛顿第三定律：由牛顿第三定律：O二、实例分析二、实例分析竖直面内的匀速圆周运动竖直面内的匀速圆周运动r注意注意: :汽车过桥的速度不得太大汽车过桥的速度不得太大,否则否则N将消失将消失,汽车将飞离桥面汽车将飞离桥面.)(2rvgmNN0)(2rvgm02rvggrv 由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：Gh)/(2rvgmNN)/(2rvgmNNN 拓展拓展:汽车以恒定的速率汽车以恒定的速率v通过半径为通过半径为r的凹型桥面，如图的凹型桥面，如图所示，求汽车在最底部时对桥面的压力是多少？所示，求汽车在最底部时对桥面的压力是多少？

6、解：汽车通过底部时，受力情况如图。解：汽车通过底部时，受力情况如图。rmvmgN/2小结小结:此问题中出现的汽车对桥面的压此问题中出现的汽车对桥面的压力大于或小于车重的现象，是发生在力大于或小于车重的现象，是发生在圆周运动中的超重或失重现象圆周运动中的超重或失重现象RGFV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。运动小球所需的向心力。小球受力：小球受力：竖直向下的重力竖直向下的重力 GG垂直圆锥面的支持力垂直圆锥面的支持力 FNFNF小球的向心力：小球的向心力：由重

7、力和支持力的合力提供由重力和支持力的合力提供二、实例分析二、实例分析水平面内的匀速圆周运动水平面内的匀速圆周运动例三、小球做圆锥摆时细绳长例三、小球做圆锥摆时细绳长L，与竖直方向成，与竖直方向成角，角，求小球做匀速圆周运动的角速度求小球做匀速圆周运动的角速度。OOmgFTF小球受力：小球受力：竖直向下的重力竖直向下的重力G沿绳方向的拉力沿绳方向的拉力T小球的向心力：小球的向心力：由由T和和G的合力提供的合力提供解：解：LmgtgFF向心小球做圆周运动的半径小球做圆周运动的半径sinLR 由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：RmmaF2sin2Lmmgtg即：即：cosLg例四、讨论火车转弯时所需向

8、心力。例四、讨论火车转弯时所需向心力。1、内外轨道一样高时：、内外轨道一样高时：F 向心力向心力 F 由外侧轨道对铁轨由外侧轨道对铁轨的压力提供的压力提供GNF2、当外轨略高于内轨时：、当外轨略高于内轨时：火车受力：火车受力：竖直向下的重力竖直向下的重力 G垂直轨道面的支持力垂直轨道面的支持力 N火车的向心力：火车的向心力：由由G和和N的合力提供的合力提供例五：例五：其他类似的临界问题：其他类似的临界问题：线或绳线或绳刚好过最高刚好过最高点的速度特点的速度特征和条件？征和条件？杆杆刚好过最高刚好过最高点的速度特点的速度特征和条件？征和条件？赛车过弯道赛车过弯道摩托车过弯道摩托车过弯道思考题思考

9、题:1、自行车转弯，稍一倾斜、自行车转弯，稍一倾斜 就过去了，就过去了，摩托车转弯倾斜度要大一些。摩托摩托车转弯倾斜度要大一些。摩托赛车时转弯，倾斜度更大，几乎倒赛车时转弯，倾斜度更大，几乎倒在地上。在地上。提问：谁提供向心力？倾斜度与向提问：谁提供向心力？倾斜度与向心力有关吗？有何关系？心力有关吗？有何关系？2、向心力来源实例分析、向心力来源实例分析: 一根细绳拉着小球在光滑水平一根细绳拉着小球在光滑水平面上做匀速圆周运动面上做匀速圆周运动W小物块随圆盘一起做小物块随圆盘一起做匀速圆周运动匀速圆周运动GNFGNf小结：小结：1、汽车通过桥顶时，速度越大，对桥顶的压力就越小、汽车通过桥顶时，速度越大，对桥顶的压力就越小0vgr汽车刚好对桥顶的压力为零汽车刚好对桥顶的压力为零0vgr汽车飞离桥顶汽车飞离桥顶0vgr汽车对桥顶有压力汽车对桥顶有压力0v时，内外轨均不受侧向挤压的力时，内外轨均不受侧向挤压的力(速度最佳速度最佳) 时，外轨受到侧向挤压的力（这时向心力增时，外轨受到侧向挤压的力（