2013年高中物理新课标多媒体教学课件：23 圆周运动的案例分析（25张ppt）（沪科版必修2）含视频

2.3 圆周运动的案例分析 2.知道向心力是圆周运动的物体沿半径方向的合力，不管是匀速圆周运动还是变速圆周运动 1.通过日常生活中的常见例子，学会分析具体问题中的向心力来源 3.能运用匀速圆周运动规律分析和处理生活中的具体实例 1.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？  向心力是按效果命名的力  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  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力外，还要受到向心力 复习回顾 2.试说出计算向心力、向心加速度的公式 向心加速度的大小： 向心力的方向： 始终指向圆心 向心力的大小: 始终指向圆心 向心加速度的方向： 如果你坐过过山车,在最高点和最低点有何感受？请交流一下你的感受。 案例1 游乐场中的圆周运动：过山车 在最高点 O mg FN 案例2 水流星的圆周运动 在最高点 在最高点 v r r v T G G N N′ G 案例3 汽车过拱形桥 1. 汽车静止在桥顶与通过桥顶是否为同种状态？ 2. 汽车过拱桥桥顶的向心力如何产生？ 想一想 说一说 方向如何？ 解：汽车通过桥顶时，受力情况如图 例1 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？ h O r 汽车通过桥顶时： 由牛顿第二定律： 由牛顿第三定律： ˊ G FN FN 过拱形桥的最大速度： 由于： 且： 注意: 汽车过桥的速度不得太大,否则 将消失,汽车将飞离桥面。 质量为m的汽车在凹桥上以速度v前进，桥面的圆弧半径为 r，重力加速度为g。求汽车通过桥的最低点时对桥面的压力F。并讨论若速度增大会发生什么情况? 思考与交流 案例4 车转弯时所需向心力 G N F 外轨略高于内轨时： 火车受力： 竖直向下的重力 G 火车的向心力： 由G和N的合力提供 垂直轨道面的支持力N 试推导：火车的限速为 思考：为什么火车要限速？ 由力的关系得： 由向心力公式得： F 由几何关系得： N mg 若火车速度与设计速度不同会怎样？ 过大时：外侧轨道与轮之间有弹力 过小时：内侧轨道与轮之间有弹力 需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求 思考：当火车提速后，如何对旧的铁路弯道进行改造？内外轨的高度差h如何确定？ 想一想 说一说 案例5 汽车匀速转弯 思考：为什么高速公路转弯处修建的外侧高一些？ G N N G 1.分析以下实例中向心力的来源 2、火车在某个弯道按规定运行速度40m/s转弯时，内、外轨对车轮皆无侧压力，若火车在该弯道实际运行速度为30m/s，则下列说法中正确的是（ ） A.仅内轨对车轮有侧压力 B.仅外轨对车轮有侧压力 C.内、外轨对车轮都有侧压力 D.内、外轨对车轮均无侧压力 A 3.如图所示，质量为m的小球在竖直平面内的光滑圆轨道上做圆周运动．圆半径为R，小球经过圆轨最高点时刚好不脱离圆轨．则其通过最高点时（ ） A．小球对圆环的压力大小等于mg B．小球受到的向心力等于重力 C．小球的线速度大小等于 D．小球的向心加速度大小等于g BCD 4. 质量可以不计的细杆的一端固定着一个质量为m的小球，另一端能绕光滑的水平轴O转动.让小球在竖直平面内绕轴O做半径为l的圆周运动，小球通过最高点时的线速度大小为v.下列说法中正确的是( ) A、v不能小于 B、v＝ 时，小球与细杆之间无弹力作用 C、v大于 时，小球与细杆之间的弹力随v增大而增大 D、v小于 时，小球与细杆之间的弹力随v减小而增大 BCD 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。 “供需”平衡 物体做匀速圆周运动 从“供” “需”两方面研究做圆周运动的物体 向心力的“供需” 提供物体做匀速圆周运动的力 物体做匀速圆周运动所需的力 F = 不能把希望叫做白日做梦，也不能把白日做梦叫做希望。 $$