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向心力及向心加速度的求解公式
是重力和漏斗壁对小球支持力 的合力提供的
F
思考与讨论 1、根据上面的分析可以看出,汽车行驶的速度越大,汽车 对桥的压力越小。试分析一下,当汽车的速度不断增大时, 飞离桥面 完全失重 会有什么现象发生呢? F 2、请你根据上面分析汽车通过凸形 桥的思路,分析一下汽车通过凹形 桥最低点时对桥的压力(如图)。 这时的压力比汽车的重量大还是小? G
思考题?
自行车转弯时,稍一倾斜就过去了,摩托车转弯倾斜度要 大一些。摩托赛车时转弯,倾斜度更大,几乎倒在地上。
问:什么力提供向心力?向心力与倾斜度有关吗?有何关系? 解答: 由地面 对车的静摩 擦力提供 有关系, 倾斜度越大, 向心力越大
作业:
P98 4、5
4、补充:汽车以多大的速 度驶过桥顶时,汽车对桥 面的压力为零?
b:对汽车进行受力分析:受到重力和 桥对车的支持力 c:上述两个力的合力提供向心力、且 向心力方向向下 mv 2 F d:建立关系式: 向=G-F1= r
V2 F1 G m r
e:又因支持力与压力是一对作用力与反作用力,
所以
说明:
V2 F压 G m r
且ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
F压 G
失重
上述过程中汽车做的不是匀速圆周运动,我们 仍使用了匀速圆周运动的公式,原因是向心力和向心加速度 的公式对于变速圆周运动同样适用。
默写:
向心力及向心加速度的求解公式
在具体问题中要根据已知条件灵活选择公式
关于向心力
1:分析和解决圆周运动的问题,关键的是要 把向心力的来源搞清楚:沿半径方向的合力。 2:说明: a: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 另外物体的作用外,还要另外受到向心力。
在日常生活中有很多圆周运动的实 例:骑自行车、摩托车转弯,汽车、 火车转弯,车通过凸形桥、凹形桥, 飞机作俯冲拉起运动等都是圆周运 动,这些运动的向心力的来源是什 么?下面我们就通过几个具体问题 来分析向心力的来源。
第六节
匀速圆周运动的实例分析
教学目标:
1、进一步理解向心力是物体沿 半径方向的合外力。 2、进一步理解向心力、向心加 速度的公式也适用于变速圆周运动 (各物理量必须为同一时刻的瞬时 值)。 3、会在具体问题中分析向心力 的来源。
(3)建立以向心方向为正方向的坐标,据向心力 公式列方程。
(4)解方程,对结果进行必要的讨论。
实例3: “水流星”模型
杂技演员表演“水流星”节目,我们发 现不管演员怎样抡,水都不会从杯里洒 出,甚至杯子在竖直面内运动到最高点 时,已经杯口朝下,水也不会从杯子里 洒出。这是为什么?
取杯中的水为研究对象: 杯中的水是在竖直平面内作圆周运动 在最高点时受到两个力的作用:重力G和杯 底对水的弹力N 有: N+mg=mv2/r
实例分析:
实例1、火车转弯:
1、内外轨道一样高时
FN
F
G
a:此时火车受力:重力、支持力、机车的牵引力、空气及 铁轨的阻力、外轨对轮缘的弹力。 b:外轨对轮缘的弹力F提供向心力。F=mv2/r c:由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的,且由于火车质量 很大,故轮缘和外轨间的相互作用力很大,易损坏铁轨。
2、外轨略高于内轨时
向心力
转弯处--外轨略高于内轨。
说明:转弯处要选择 内外轨适当的高度差,使转 弯时所需的向心力F完全由 重力G和支持力N的合力来提 供,这样外轨就不受轮缘的 挤压了。
实例2:汽车过拱桥的问题
汽车在拱桥上以速度v前进,桥面的圆弧半径为R,求汽 车过桥的最高点时对桥面的压力? 解析: a:选汽车为研究对象
解析: 汽车竖直方向受两个力:G、F
mv 2 F–G= r mv 2 F=G+ r
F’=F > G
超重
F越大,轮胎的形变越大,易爆胎
运用向心力公式解题的步骤:
(1)明确研究对象,确定它在哪个平面内做圆周 运动,找到圆心和半径。 (2)确定研究对象在某个位置所处的状态,进行 具体的受力分析,分析是哪些力提供了向心力。
课堂练习:
1、用绳系一个小球,使它在光滑水平桌面上 做匀速圆周运动,小球受几个力的作用?有人 说,受4个力的作用:重力、桌面的支持力、 绳的拉力、向心力。这种分析对吗?为什么?
不对,受三个力作用
向心力(绳的拉力)是它们的合力
O
2、把一个小球放在玻璃漏斗里, 晃动几下漏斗,可以使小球沿光滑 的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆 周运动(如图)。小球的向心力是 由什么力提供的?