匀速圆周运动的实例分析.ppt

第六节第六节 匀速圆周运动的实例分析匀速圆周运动的实例分析第五章第五章 曲线运动曲线运动　　做圆周运动的物体受到向心力的作用，如何理解向心做圆周运动的物体受到向心力的作用，如何理解向心力？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复习引入复习引入 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方向：方向：始终指向圆心始终指向圆心向心力向心力始终指向圆心始终指向圆心方向：方向：用向心力公式解决实际问题用向心力公式解决实际问题 求解圆周运动的动力学问题时应做到四确定：求解圆周运动的动力学问题时应做到四确定：求解圆周运动的动力学问题时应做到四确定：求解圆周运动的动力学问题时应做到四确定： （（（（1 1）确定圆心与圆轨迹所在平面；）确定圆心与圆轨迹所在平面；）确定圆心与圆轨迹所在平面；）确定圆心与圆轨迹所在平面； （（（（2 2）确定向心力来源；）确定向心力来源；）确定向心力来源；）确定向心力来源； （（（（3 3）以指向圆心方向为正，确定参与构成向心力的各分）以指向圆心方向为正，确定参与构成向心力的各分）以指向圆心方向为正，确定参与构成向心力的各分）以指向圆心方向为正，确定参与构成向心力的各分力的正、负；力的正、负；力的正、负；力的正、负； （（（（4 4）确定满足牛顿定律的动力学方程．）确定满足牛顿定律的动力学方程．）确定满足牛顿定律的动力学方程．）确定满足牛顿定律的动力学方程． 做圆周运动物体所受的向心力和向心加速度的关系同样遵做圆周运动物体所受的向心力和向心加速度的关系同样遵做圆周运动物体所受的向心力和向心加速度的关系同样遵做圆周运动物体所受的向心力和向心加速度的关系同样遵从牛顿第二定律：从牛顿第二定律：从牛顿第二定律：从牛顿第二定律：Fn=manFn=manFn=manFn=man在列方程时，根据物体的受力分在列方程时，根据物体的受力分在列方程时，根据物体的受力分在列方程时，根据物体的受力分析，在方程左边写出外界给物体提供的合外力，右边写出析，在方程左边写出外界给物体提供的合外力，右边写出析，在方程左边写出外界给物体提供的合外力，右边写出析，在方程左边写出外界给物体提供的合外力，右边写出物体需要的向心力（可选物体需要的向心力（可选物体需要的向心力（可选物体需要的向心力（可选等各种形式）。

等各种形式）等各种形式）等各种形式）知识内容知识内容实例分析实例分析一、一、汽车过桥汽车过桥1、、23、、1、汽车在水平面运动、汽车在水平面运动　分析汽车的受力情况　分析汽车的受力情况GNN=GF牵牵=fF牵牵f(1)分析汽车的受力情况分析汽车的受力情况GN(2)找圆心找圆心圆心圆心0(3)确定确定F合合即即F向心力向心力的方向F向心力向心力(4)列方程列方程F向心力向心力=F合合 =G-NN=G -注意公式中注意公式中V用汽车过桥顶时的瞬时速度用汽车过桥顶时的瞬时速度2、过凸形桥、过凸形桥（（1）分析汽车的受力情况）分析汽车的受力情况GN（（2）找圆心）找圆心圆心圆心0（（3）确定）确定F合合即即F向心力向心力的方向F向心力向心力（（4）列方程）列方程F向心力向心力=F合合 =N-GN=G +注意公式中注意公式中V用汽车过桥底时的瞬时速度用汽车过桥底时的瞬时速度3、过凹形桥、过凹形桥比较三种桥面受力的情况比较三种桥面受力的情况N=G试讨论：下面情况中，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压试讨论：下面情况中，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力如何变化；当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生力如何变化；当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生？？当当V 越大时，则越大时，则 越大，越大，N越小。

越小当当V增大某一值时，增大某一值时，N=0，，此时：此时：当当汽车飞出去了汽车飞出去了1二、火车转弯二、火车转弯1、火车在平直的轨道上匀速、火车在平直的轨道上匀速行驶时，所受的合力等于零行驶时，所受的合力等于零2、火车转弯时，火车做曲线运动，所受的合外力不、火车转弯时，火车做曲线运动，所受的合外力不等于零，合外力又叫向心力，方向指向圆心等于零，合外力又叫向心力，方向指向圆心圆心圆心0c 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：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，易损坏铁轨很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨1 1、内外轨道一样高时、内外轨道一样高时GFNFa a：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力b b：外轨对轮缘的弹力：外轨对轮缘的弹力F F提供向心力提供向心力2、为了使铁轨不容易损坏，在转弯处使外轨略、为了使铁轨不容易损坏，在转弯处使外轨略高于内轨，受力图如下，重力和支持力的合力提高于内轨，受力图如下，重力和支持力的合力提供了向心力；这样，外轨就不受轮缘的挤压了。

供了向心力；这样，外轨就不受轮缘的挤压了　根据牛顿第二定律：根据牛顿第二定律：　　　　 F合合=F向向=mg·tanθ=m 　　　　v0= 　　　　当火车以车速当火车以车速v0转弯时，车转弯时，车轮缘与内外轨无侧压力；轮缘与内外轨无侧压力；V>v0时时,外轨受挤压对轮缘外轨受挤压对轮缘有向内的侧压力有向内的侧压力F向向=F+F侧侧v

1800m1800mFnGxyh解析：解析：mgtana=mv2/R tana≈sina=1/20 R=V2/gsina R=1800m La同理：同理： 汽车转弯做圆周运动时，也需要向心汽车转弯做圆周运动时，也需要向心力，是由地面给的摩擦力提供向心力的，所以力，是由地面给的摩擦力提供向心力的，所以汽车在转弯的地方，路面也是外高内低，靠合汽车在转弯的地方，路面也是外高内低，靠合力提供向心力力提供向心力rθ 三、圆锥摆三、圆锥摆　　 小球做小球做圆锥摆圆锥摆时细绳长时细绳长L，与竖直方向成，与竖直方向成θ角，试角，试分析：分析：（（1）、小球的受力情况；）、小球的受力情况；（（2）、什么力提供）、什么力提供小球做小球做匀速圆周运动的向心力；匀速圆周运动的向心力；（（3）、圆锥摆的摆角与角）、圆锥摆的摆角与角速度速度ω的关系？的关系？OmgT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：θL小球做圆周运动的半径小球做圆周运动的半径由牛顿第二定律：由牛顿第二定律：即：即：F345四四678例例191011（（4 4）解方程，对结果进行必要的讨论。

解方程，对结果进行必要的讨论小结小结: : 匀速圆周运动应用问题的解题思路：匀速圆周运动应用问题的解题思路：（（1 1）明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周）明确研究对象，确定它在哪个平面内做圆周运动，找到圆心和半径以确定向心力的方向；运动，找到圆心和半径以确定向心力的方向；（（2 2）确定研究对象在某个位置所处的状态，进行）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；具体的受力分析，分析是哪些力提供了向心力；（（3 3）建立以向心方向为正方向的坐标，据向心力）建立以向心方向为正方向的坐标，据向心力公式列方程；公式列方程；生活中的圆周运动：生活中的圆周运动：。