高中物理 第4章 匀速圆周运动 第3节 向心力的实例分析教学案 鲁科版必修2-鲁科版高一必修2物理教学案VIP专享

第 3 节 向心力的实例分析 一、转弯时的向心力实例分析 1．汽车在水平路面转弯，所受静摩擦力提供转弯所需的向心力。2．火车(或汽车)转弯时，如图 431 所示，向心力由重力和支持力的合力提供，向心力F＝mgtan θ＝，转弯处的速度 v＝。图 431 图 4323．飞机(或飞鸟)转弯受力如图 432 所示，向心力由空气作用力 F 和重力 mg 的合力提供。二、竖直平面内的圆周运动实例分析1．汽车过拱形桥内容项目 汽车过凸形桥汽车过凹形桥1．汽车在水平路面上转弯时的向心力由静摩擦力提供。2．高速公路、铁路的弯道做成外高内低，汽车、火车转弯时依靠重力与支持力的合力提供向心力，以保证汽车、火车安全转弯。3．汽车驶过凸形路面顶端时对路面的压力小于汽车所受的重力；汽车驶过凹形路面底端时对路面的压力大于汽车所受的重力。4．竖直平面内圆周运动模型有绳球模型和杆球模型，因绳与杆的弹力不同，造成两模型在最高点的受力不同。5．绳球模型最高点临界速度 mg＝m⇒v＝，杆球模型在最高点重力可以等于支持力，故临界速度 v＝0。向心力方程mg － N ＝mN － mg ＝m支持力N＝mg－m支持力小于重力，当 v＝时 N＝0N＝mg＋m支持力大于重力2．过山车(在最高点和最低点) (1)向心力来源：受力如图 433 所示，重力和支持力的合力提供向心力。图 433(2)向心力方程在最高点：N ＋ mg ＝m，v 越小，N 越小，当 N＝0 时 vmin＝。在最低点：N － mg ＝m。1．自主思考——判一判(1)火车转弯时的向心力是火车受到的合外力。(×)(2)火车以恒定速率转弯时，合外力提供向心力。(√)(3)做匀速圆周运动的汽车，其向心力保持不变。(×)(4)汽车过拱形桥时，对桥面的压力一定大于汽车自身的重力。(×)(5)汽车在水平路面上行驶时，汽车对地面的压力大小等于自身的重力大小。(√)2．合作探究——议一议(1)假定你是一个铁路设计的工程师，你打算用什么方法为火车转弯提供向心力？提示：要根据弯道的半径和规定的行驶速度，确定内外轨的高度差，使火车转弯时所需的向心力几乎完全由重力 G 和支持力 N 的合力来提供。(2)如图 434 所示，滑冰运动员转弯时为什么要向转弯处的内侧倾斜身体？图 434提示：倾斜身体是为了获得冰面对运动员向内侧的静摩擦力，从而获得做圆周运动所需要的向心力。(3)过山车和乘客在轨道上的运动是圆周运动，如图 435 所示，过山车驶至轨道的顶部，车与乘客在轨道的下方，为什么车与乘客不会掉下来？图 435...