广东省揭阳市第三中学高中物理教科版必修二教案：2.3圆周运动的实例分析

2.3圆周运动的实例分析 引入：赛车车道外高内低、拱形桥、杂技表演水流星[来源:学.科.网] 1、 汽车过桥 1、拱形桥 汽车质量为m，通过桥最高点速度为v，桥半径为R，则在最高点汽车对桥的压力为多大？ 解：汽车做圆周运动，在最高点时重力和支持力的合力提供向心力 F合＝mg－FN由牛顿第二定律得 解得FN＝ 由牛顿第三定律得F压 =FN＝ （失重） V越大，压力越小，当FN = 0 时，v= ，汽车脱离桥面，做平抛运动， 汽车及其中的物体处于完全失重状态。（把地球看出一个巨大的拱形桥，速度多大能飞） 2、凹形桥 汽车质量为m，通过桥最低点速度为v，桥半径为R，则在最低点汽车对桥的压力为多大？ （超重） 2、 轻绳模型 水流星、翻滚过山车，物体都在竖直面内圆周运动 水流星 如图所示，一质量为m的小球，用长为L细绳系住，使其在竖直面内作圆周运动。若小球恰好能通过最高点，则小球的受力情况如何？小球在最高点的速度是多少？ （拓展，最低点呢） 例题：翻滚过山车 如图所示，一质量为m的小球，在半径为R 光滑轨道上，使其在竖直面内作圆周运动.若小球恰好能通过最高点，则小球的受力情况如何？小球在最高点的速度是多少？ 练习：绳系着装有水的水桶，在竖直面内做圆周运动，水的质量m＝0.5kg，绳长L＝40cm，求：（g=10m/s2） 　（1）最高点水不流出的最小速率;[来源:Zxxk.Com] 　（2）水在最高点速率v＝3m/s时，水对桶底的压力. 第二课时 三、轻杆类 如图所示，一质量为m的小球，用长为L轻杆固定住，使其在竖直面内作圆周运动.若小球恰好能通过最高点，则小球的受力情况如何？小球在最高点的速度是多少？[来源:学科网ZXXK][来源:学科网ZXXK] 小球通过最高点的条件：v≥0 当F=0时，小球速度为 v > 小球受拉力（如左侧）当v < 小球受支持力（如右侧 ）[来源:学§科§网Z§X§X§K] 当v=0时，F=mg ， 所以有支撑力情况下小球能通过最高点的速度为v≥0 拓展：小球在最低点受力情况呢？ 练习：如图所示，一质量为m=1kg的小球，用长为L=0.4m的轻杆固定住，使其在竖直面内作圆周运动.g=10N/kg. （1）若小球经过最高点时速度为1m/s，求小球对轻杆的作用力。 （2）若小球经过最高点时速度为3