(11月合辑)福建省福鼎市第二中学高三物理一轮复习 第3节 向心力的实例分析课件

1、第3节 向心力的实例分析,1.会在具体问题中分析向心力来源,2.知道向心力和向心加速度的公式也适用于变速圆周运动,3.会求变速圆周运动特殊点的向心力和向心加速度,4.通过对匀速圆周运动实例的分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生分析和解决问题的能力,5.通过对匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动使用的认识，渗透特殊性和一般性之间的辩证关系,思考,滑冰运动员和摩托车在 拐弯时由谁提供向心力呢？,在水平面上拐弯时，有向外侧打滑的趋势，地面就会对摩托车产生指向内侧的摩擦力，这时受到三个力的作用：重力G、支持力N和静摩擦力f,其中静摩擦力指向圆心，提供摩托车转弯时所需的向心力F，即F=f.,由向心力

2、公式：,所以，当转弯过快或转弯半径太小时，摩擦力不足以提供摩托车转弯时所需向心力。这时候摩托车将发生事故。,思考,在现实生活中，公路和铁路的弯道通常是外高内低，为什么这样设计呢？,汽车拐弯,拐弯情景：,受力分析：,可得：,即：,由此可知：弯道的限速取决于弯道半径及倾角。,火车拐弯,思考,如果火车转弯时的速度超过了理想转弯速度，那么哪一道铁轨会受到车轮轮缘挤压？,如果火车转弯时的速度小于理想转弯速度，那么哪一道铁轨会受到车轮轮缘挤压？,外轨,内轨,在游乐场里，惊险又有趣的项目之一就是坐过山车，如图中的过山车的轨道，是由两个几十米高的滑坡和一个十几米高的环形轨道构成，当过山车快速驶过环形轨道顶端的

3、时候，怎么没有掉下来呢？,在最高点处对过山车受力分析：,重力G与压力N为过山车提供向心力,思考：当车速度为多少时，对轨道无挤压？,设汽车质量为m，以恒定的速率v通过半径为R的拱桥顶时。思考：此时汽车对桥的压力,由牛顿第三定律可知，汽车对桥的压力为,那么当汽车的速度为多少时汽车对桥的压力为零呢？,则：,汽车受力如图所示，重力G与支持力N为汽车提供过拱桥的向心力,汽车过桥,从上面的研究可以看出来，哪一种圆桥能够减小汽车对桥面的压力呢？,若是凹形圆桥面汽车对桥的压力等于多少？,例题：一汽车通过拱形桥顶点时的速度为10m/s，车对桥顶的压力为车重的3/4，如果要使汽车在桥顶对桥面没有压力，车速至少为(

4、 ) A.15m/s B.20m/s C.25m/s D.30m/s,B,解析：当v= 时，对车受力分析如图所示,解得：R=40m,当汽车对顶部恰好没有压力时，重力提供汽车做圆周运动的向心力,解得：v1=,练习：汽车以半径r=100m转弯，汽车质量为m=8103kg ，路面宽L=7m，外沿比内沿高h=70cm，如果汽车转弯时的向心力只由重力和地面对汽车的支持力提供，那么汽车的速度应为多大？,1.在水平面上转弯的汽车，提供向心力的是( ) A.重力和支持力的合力 B.静摩擦力 C.滑动摩擦力 D.重力、支持力和牵引力的合力,B,2.铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的，弯道处要 求外轨比内轨高

5、，其内外轨高度差h的设计不仅与r有关， 还与火车在弯道上的行驶速率v有关.下列说法正确的是 （ ）,A.v一定时，r越小则要求h越大 B.v一定时，r越大则要求h越大 C.r一定时，v越小则要求h越大 D.r一定时，v越大则要求h越大,AD,3.在世界一级方程式锦标赛中，赛车在水平路面上转弯时， 常常在弯道上冲出跑道，其原因是（ ） A.是由于赛车行驶到弯道时，运动员未能及时转动方向盘造成的 B.是由于赛车行驶到弯道时，没有及时加速造成的 C.是由于赛车行驶到弯道时，没有及时减速造成的 D.是由于在弯道处汽车受到的摩擦力比在直道上小造成的,【解析】选C.由于路面材料及粗糙程度没变，所以直道弯道

6、的摩擦应该是相同的，故D错.对汽车受力分析可知真正使车转弯的应该是地面给车的静摩擦力，之所以滑出是由于车速过高需要的向心力大于最大静摩擦力，此时即使转动方向盘也没用，所以A、B错，只有C对.,C,4.质量为m的小球，用长为l的线悬挂在O点，在O点正下方处有一光滑的钉子O，把小球拉到右侧某一位置释放，当小球第一次通过最低点P时（ ） A、小球速率突然减小 B、小球角速度突然增大 C、小球的向心加速度突然增大 D、摆线上的张力突然增大,解：选B、C、D.碰钉前后绳的拉力垂直速度方向， 不做功所以速度大小不变。,碰钉前后，半径L变小，a增大，拉力增大， 角速度增大,最低点处由牛顿第二定律得: T - mg = ma = mv 2/L,又v =L,提示：过山车与机械能守恒定律相结合,5.如图是过山车的物理模型，若过山车从A点自由滑下，忽略一切阻力，已知h、m、R，问：恰好通过圆周最高点C时，轨道在B、C点处对过山车的压力差？,解:恰好通过最高点N=0,由牛顿第二定律得:mg=mvC2/R,从A到C过程由机械能守恒得: mgH=mvB2/2=mg(2R)+mvC2/2,解得H=5R/2,vB= 5gR,在B点:NB-mg=mvB2/R,在C点:NC+mg=mvC2/R,从B到C过程:mvB2/2=mg(2R)+mvC2/2,解得NB-NC=6mg,匀速圆周运动的实例分析,1.汽车、火车