向心力的实例分析.ppt

向心力的实例分析1-1.1-1.汽车拐弯汽车拐弯：：（（1 1）水平路面上转弯）水平路面上转弯静摩擦力提供向心力静摩擦力提供向心力一、拐弯问题一、拐弯问题2-1.2-1.火车拐弯火车拐弯：：1.1.铁轨和车轮的结构铁轨和车轮的结构外轮和外轨外轮和外轨内轮和内轨内轮和内轨 正轮和耳朵2.2.讨论讨论火车转弯时火车转弯时所需向心力所需向心力1)(1)内外轨道内外轨道一样高一样高时：时：F向心力由向心力由外侧轨道外侧轨道对对轮缘轮缘的的侧向侧向挤压力提供挤压力提供NG车速越快轮轨之间作用力越车速越快轮轨之间作用力越大，轨越容易损坏大，轨越容易损坏为了减轻轮轨之间的挤压作用，在转为了减轻轮轨之间的挤压作用，在转弯处，路面应该是怎样的？这样做有弯处，路面应该是怎样的？这样做有什么好处？对车速有要求吗？什么好处？对车速有要求吗？(2)(2)当外轨略高于内轨时：当外轨略高于内轨时：火车受力：火车受力：竖直竖直向下的重力向下的重力 GGG垂直轨道面垂直轨道面的支持力的支持力 FNFNF火车的向心力：火车的向心力：由由G G和和F FN N的合力的合力提供提供在在外轨略高外轨略高于内轨时，火车转弯对轨道的于内轨时，火车转弯对轨道的侧压力侧压力分析分析GNF火车的向心力：火车的向心力：(a)(a)当当 时，时，车轮对内外轨都无侧压力。

车轮对内外轨都无侧压力由由GG和和FN的合力提供的合力提供火车行驶速率火车行驶速率v>vv>v规定规定（（b b）当火车行驶速率）当火车行驶速率v>vv>v规定规定时，时， （（c c）当火车行驶速率）当火车行驶速率v

重力FNG当当时汽车对桥的压力为零临界速度）时汽车对桥的压力为零临界速度）属失重现象属失重现象ａａ竖直向下竖直向下问题：汽车能否沿着圆弧的内轨道运动？mgFN2-1.2-1.光滑轨道结构光滑轨道结构——过山车过山车TmgTmg过最高点的最小速度是多大过最高点的最小速度是多大? ?O3-2. 3-2. 绳物结构绳物结构——水流星水流星用绳系着小球在竖直平面用绳系着小球在竖直平面用绳系着小球在竖直平面用绳系着小球在竖直平面内做圆周运动内做圆周运动内做圆周运动内做圆周运动【【例例1】】有一列重为有一列重为100 t的火车，以的火车，以72 km/h的速率匀速通过一个内外轨一样的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为高的弯道，轨道半径为400 m．．(g取取10 m/s2)试计算铁轨受到的侧压力大小；试计算铁轨受到的侧压力大小；解析：外轨对轮缘的侧压力提供火车转弯所需要的向心力，所以有FN＝105 N由牛顿第三定律可知铁轨受到的侧压力大小等于105 N.为满足我国经济迅速发展的需要，我国的铁路运输经过了多次提速；当火车为满足我国经济迅速发展的需要，我国的铁路运输经过了多次提速；当火车运行速度从运行速度从120 km/h提高到提高到200 km/h时，为使转弯处铁轨不受侧压力，在对时，为使转弯处铁轨不受侧压力，在对转弯处铁路改造时，下列做法可行的是转弯处铁路改造时，下列做法可行的是(　　　　)A．使内、外轨的高度差适当增大些．使内、外轨的高度差适当增大些B．使内、外轨的高度差适当减小些．使内、外轨的高度差适当减小些C．适当增加火车的质量．适当增加火车的质量D．适当增大转弯的半径．适当增大转弯的半径A D 1．．(2010年台州中学第一次统考年台州中学第一次统考)火车转弯做圆周运动，如果外轨和内火车转弯做圆周运动，如果外轨和内轨一样高，火车能匀速通过弯道做圆周运动，下列说法中正确的是轨一样高，火车能匀速通过弯道做圆周运动，下列说法中正确的是(　　A　　)A．火车通过弯道向心力的来源是外轨的水平弹力，所以外轨容易磨损．火车通过弯道向心力的来源是外轨的水平弹力，所以外轨容易磨损B．火车通过弯道向心力的来源是内轨的水平弹力，所以内轨容易磨损．火车通过弯道向心力的来源是内轨的水平弹力，所以内轨容易磨损C．火车通过弯道向心力的来源是火车的重力，所以内外轨道均不磨损．火车通过弯道向心力的来源是火车的重力，所以内外轨道均不磨损D．以上三种说法都是错误的．以上三种说法都是错误的2．同一辆汽车以同样大小的速度先后开上平直的桥和凸形桥，在桥的中央处．同一辆汽车以同样大小的速度先后开上平直的桥和凸形桥，在桥的中央处有有(　　B　　)A．车对两种桥面的压力一样大．车对两种桥面的压力一样大B．车对平直桥面的压力大．车对平直桥面的压力大C．车对凸形桥面的压力大．车对凸形桥面的压力大D．无法判断．无法判断 (1)(1)当当 时时，，ＮＮ＝＝００，，水水在在杯杯中中刚刚好好不不流流出出，，此此时时水水作作圆圆周周运运动动所所需需向向心心力力刚刚好好完完全全由由重重力力提提供，此为供，此为临界条件临界条件。

(2)(2)当当 时时，，ＮＮ> >００，，杯杯底底对对水水有有一一向向下下的的力力的的作作用用，，此此时时水水作作圆圆周周运运动动所所需需向向心心力力由由ＮＮ和和重重力Ｇ的合力提供力Ｇ的合力提供　　 (3)(3)当当 时时，，ＮＮ< <００，，实实际际情情况况杯杯底底不不可可能能给给水向上的力，所以，此时水将会流出杯子水向上的力，所以，此时水将会流出杯子过最高点的最小速度是多大过最高点的最小速度是多大? ?V=0V=0ＬＬ3-3.3-3.有约束物类型有约束物类型------杆物结构杆物结构　　　　　　　　小球固定在轻质杆上，小球固定在轻质杆上，小球固定在轻质杆上，小球固定在轻质杆上，在竖直平面内做变速圆周在竖直平面内做变速圆周在竖直平面内做变速圆周在竖直平面内做变速圆周运动 绳绳杆杆圆管圆管 m的受力的受力情况情况 最高点最高点A的速度的速度 最低点最低点B的速度的速度AOmBL重力、绳重力、绳的拉力的拉力AOmBL重力、杆的拉重力、杆的拉力或支持力力或支持力AOmBR重力、外管壁重力、外管壁的支持力或内的支持力或内管壁的支持力管壁的支持力 总结：竖直平面内的变速圆周运动总结：竖直平面内的变速圆周运动例题例题　　轻杆长　　　　　，杆的一端固定着质量　　　轻杆长　　　　　，杆的一端固定着质量　　　 的小球。

小球在杆的带动下，绕水平轴的小球小球在杆的带动下，绕水平轴O O在竖直在竖直平面内作圆周运动，小球运动到最高点平面内作圆周运动，小球运动到最高点C C时速度时速度为为2m/s2m/s，求此时小球对细杆的作用力求此时小球对细杆的作用力。