第02节向心力-(4)VIP免费

课前预习案一、向心力1.定义：做匀速圆周运动的物体所受到的指向圆心的合外力力，叫向心力。2.特点：方向始终指向圆心，是变力（填“恒力”或“变力”）。3.作用效果：只改变速度的方向，不改变速度的大小。4.向心力的大小：22224vrFmmmrrT向5.向心力的来源：情境向心力来源绳子的拉力T提供向心力桌面对物体的静摩擦力f重力mg和绳子拉力T的合力提供向心力筒内壁对物块的弹力NmgNTmgNfmgTF合mgfN生活中的圆周运动向心力的实例分析1.认识火车的“车轮”：实例一——火车转弯向心力的实例分析轮距轮缘外轨内轨向心力的实例分析实例一——火车转弯思考：火车在平直的铁轨上做匀速直线运动。受力情况如何？FGNf向心力的实例分析NGN外实例一——火车转弯讨论：火车在水平路面（内外轨道等高）转弯时；①受力情况又如何？②什么力提供向心力？外轨内轨外轨内轨N外F牵f切向心力的实例分析思考1：火车以半径r=900m转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s。所需向心力多大？外轨对轮缘的侧弹力多大？NGN外吨的物体压在外轨上）相当于向向80(10×810×890030×10×8rvm55252NFNNNF解：向心力的实例分析③内外轨道一样高内外轨道一样高有什么弊端？外轨外轨内轨内轨N外NGRvmN2外火车质量m很大外轨与轮缘的相互作用力很大外轨和外轮之间的磨损大，铁轨容易受到损坏讨论：若要解决这个问题？能采取什么可行性措施？？如果目的是减少外如果目的是减少外轨与外轮之间的挤轨与外轮之间的挤压，应选哪种方案？压，应选哪种方案？向心力的实例分析高速列车向心力的实例分析α由G和N的合力提供请同学们画出合力请同学们画出合力解决方案：解决方案：将铁轨做成将铁轨做成“外高内低”“外高内低”的倾斜状态的倾斜状态思考2：若轨道不受轮缘的挤压，轨道与水平面的夹角是θ，转弯时所需的向心力有谁提供？GN外轨内轨θ向心力的实例分析αGN圆心θθFR向心力方程怎么列？F向=mgtanθ火车转弯向心力的实例分析思考3、设一辆质量为m的火车，在外轨抬高角度为θ，轨道半径为r的弯道匀速行驶，若铁轨不受侧向压力，则此时火车设计的行驶的速度为多大？αGNmgtanθ合FtangrvθθF合讨论：①实际速度略大于此速度的情况？②实际速度略小于此速度的情况？解得：火车转弯解：对火车受力分析如图所示由牛顿第二定律有：rvmF2合向心力的实例分析当当vv实实==vv时：时：当当vv实实>>vv时：时：当当vv实实<