向心力的实例分析ppt-鲁科版必修二PPT课件

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高中物理同步课件4.3 向心力的实例分析教学课件(鲁科版必修2)

一、圆周运动问题的分析分析方法 (1)分析圆周运动问题时，明确圆周运动的轨道平面、圆心
和半径是解题的先决条件．在具体分析问题时，首先要明
确其圆周轨道在怎样的一个平面内，确定其圆心在何处，半径是多大，这样才能掌握做圆周运动物体的运动情况．
(2)分析物体受力情况，弄清向心力的来源是解题的关
键．跟运用牛顿第二定律解决直线运动问题一样，解决圆周运动问题也要选择做圆周运动的物体为研究对象，进行受力分析，画出受力示意图，这是解题不可缺少的步骤．如果物体做匀速圆周运动，那么物体所受各力的矢量
和就是向心力，向心力一定沿半径指向圆心．沿同一直线的力，可简化为代数法求合力．如果物体受的力不在同一直线上，可用平行四边形定则或正交分解法求合力． (3)向心力公式和牛顿第二定律的结合是分析圆周运动问题
的基础，本部分知识涉及的公式较多，在解题时应根据题
目所给的条件，灵活选用恰当的公式去处理．解题步骤 (1)确定做圆周运动的物体为研究对象． (2)确定圆周运动的轨道平面、圆心位置和半径．
速圆周运动；另一类是竖直平面内的非匀速圆周运动，通常我们只研究物体运动到最高点和最低点时所对应的状态．
二、竖直平面内圆周运动的临界问题对于物体在竖直平面内做变速圆周运动的问题，中学物
理中只研究物体通过最高点和最低点的情况，并且经常
出现临界状态．对临界问题简要分析如下：
图4－3－4
模型模型说明
(2)若汽车转弯时的最大速度为vmax.为了不使汽车向外打 f≤fmax ．滑甩出，必须满足：________
2 fmaxr vmax fmax＝m m r 当______________ ，即最大速度为vmax＝ ________.
内低外高的倾斜路面上转弯

鲁科版物理必修二课件高一《5.7向心力》

向心加速度
知识回顾
1. 向心加速度：作圆周运动的物体具有的总是沿半径指向圆心的加速度叫做向心加速度。
2.向心加速度的方向：指向圆心，时刻变化。 3.向心加速度大小：
向心加速度
知识回顾
1. 向心加速度：作圆周运动的物体具有的总是沿半径指向圆心的加速度叫做向心加速度。
2.向心加速度的方向：指向圆心，时刻变化。 3.向心加速度大小：
a r 2
向心加速度
知识回顾
1. 向心加速度：作圆周运动的物体具有的总是沿半径指向圆心的加速度叫做向心加速度。
2.向心加速度的方向：指向圆心，时刻变化。 3.向心加速度大小：
a r 2 或
向心加速度
知识回顾
1. 向心加速度：作圆周运动的物体具有的总是沿半径指向圆心的加速度叫做向心加速度。
A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力；
B、向心力不改变速度的大小；
C、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的；
D、向心力是除物体所受重力、弹力以及摩擦力以外的一种新的力
练
习关于向心力说法中正确的是 ( B )
A、物体由于做圆周运动而产生的力叫向心力；
B、向心力不改变速度的大小；
C、做匀速圆周运动的的物体所受向心力是不变的；
F
B
v
O F静
几
种物体相对转盘静止，
常随盘做匀速圆周运动
见
FN
的
圆周
静摩擦力指向圆心 r
F静
运
动
ω
mg
竖直方向：FN＝mg 水平方向：F合=F静
回顾：A、B一起向左加速，分析A的受力情况。
a
F静 A
F

高中物理必修二课件-4.3 向心力的实例分析3-鲁科版

设摩托车沿半径为R的水平圆形跑道以匀速率v行驶，若摩托车与路面的动摩擦因数为，要使摩托车不侧滑，则摩托车行驶的最大速率是多少？
解
f
m
v2 R
fmax
m v2 R
：mg
v gR
由向心力公式： F
v2 m
r
所以，当转弯速度过快或转弯半径太小时，摩擦力不足
以提供摩托车转弯时所需向心力。这时候摩托车将发生
在水平面上拐弯时，有向外侧打滑的趋势，地面就会对摩托车产生指向内侧的摩擦力，这时受到三个力的作用：重力 G、支持力N和静摩擦力f,其中静摩擦力指向圆心，提供摩托车转弯时所需的向心力F，即F=f.
5
动画：H02210 水平路面上转弯(圆周运动)
N
f
G
（2）在水平路面上滑冰运动员和摩托车在拐弯时速度过快或转弯半径太小时，滑冰运动员和摩托车会出现什么现象，为什么？
r
由此可知：弯道的限速取决于弯道半径及倾角。
11
（2）火车拐弯
12
（2）火车拐弯（火车的轨道是怎样设计的？）
N
铁路的弯道通常外高内低，当车速
按照规定速度行驶，火车与铁轨之间
无挤压，有利于保养铁轨。求火车转
F合
弯的规定速度？
F合 mgtan
F向
m
v2 r
mg tan m v2
r
G
v gr tan
轮缘不受侧向压力当v>v0时：
轮缘受到外轨向内的挤压力
当v<v0时：轮缘受到内轨向外的挤压力
因此为了保护轮缘和行驶安全，过弯道有速度限制！
3、空中转弯
例3.
G 鸟转弯时由谁提供向心力呢？
飞机(或飞鸟)转弯受力向心力由空气作用力F和重力mg的合力提供。

《向心力与向心加速度》课件1(23张PPT)(鲁科版必修2)

向心力向心加速度
复习提问
什么是匀速圆周运动? “匀速”的含义是什么？根据物体做曲线运动的条件，物体能够做匀速圆周运动，必定存在加速度，一定受到力的作用，那么物体所受的外力有何特点？加速度怎样呢？
轻绳栓一小球,在光滑水平面做匀速圆周运动。
小球受力分析：小球受力分析：
N O O F G
受力分析时, 不能多出一个向心力。多出一个向心力。
做一做：感受向心力
猜想：可能与m 猜想：F可能与m、r、ω有关
观察实验方法:控制变量法 1.保持m、ω一定： F∝r ∝ 2.保持r、ω一定： F∝m ∝ 3.保持r、m一定： F∝ω2 ∝ 结论:F∝ 结论 ∝ m r ω2 F=k m r ω2 各量均用国际制单位表示，各量均用国际制单位表示，则K=1
卫星绕地球运行 V F
(b)
二. 向心加速度
由向心力产生的加速度叫向心加速度。 ⒈ 定义: 由向心力产生的加速度叫向心加速度。 v2 大小: a = rω2 或 a = r 速度方向变化快慢的物理量。 ⒊ 物理意义: 它是表示速度方向变化快慢速度方向变化快慢。 ⒉ 方向: 沿半径指向圆心
a与r究竟是成正比呢，
牛顿第二定律
向心力Biblioteka 向心加速度牛顿第二定律
运动状态的改变
向心加速度
向心力
从运动学角度推导向心加速度运动学角度推导向心加速度
质量为m的球用长为的细绳悬于天花板的质量为的球用长为L的细绳悬于天花板的点，的球用长为的细绳悬于天花板的O点并使之在水平面内做匀速圆周运动，并使之在水平面内做匀速圆周运动，细线与竖直线成θ角则以下正确的是( 线成角，则以下正确的是 B C D) A.摆球受重力、拉力和向心力的作用摆球受重力、摆球受重力 B.摆球只受重力、拉力的作用摆球只受重力、摆球只受重力 C.摆球做匀速圆周运动的向心力为摆球做匀速圆周运动的向心力为mg• tg θ 摆球做匀速圆周运动的向心力为 D.摆球做匀速圆周运动的周期为摆球做匀速圆周运动的周期为2π 摆球做匀速圆周运动的周期为

4.3 向心力的实例分析 —鲁科版高中物理必修二课件(共37张PPT)

2.过凸形桥
汽车过凸桥时，在最高点时，车对凸桥
的压力又怎样？
FN
v2
v
Fn G FN m r
v2
G
FN G m r
FN<G 即汽车对桥的压力小于其所受重力，处于失重状态，不易控制。
若汽车的运动速度变大，压力如何变化？
v2 FN G m r
若 v gr 是压力为零。
若 v gr 会出现“飞车”现象很危
2.火车拐弯
铁路的弯道通常外高内低，当车
速按照规定速度行驶，火车与铁轨之间无挤压，有利于保养铁轨。求火车转弯的规定速度？
N
F合
F合 mgtan
F向
m
v2 r
F合=F向
mg tan m v2
r
G
v gr tan
通过弯道的规定速度取决于弯道的半径和倾角。
讨论火车转弯时所需向心力
1、内外轨道一样高时： F
N
（θ较小时可认为tanθ=sinθ）
F合
G
解圆周运动问题的基本步骤：
1.确定做圆周运动的物体为研究对象 2.确定圆周运动的轨道平面、圆心位置和半径 3.受力分析找出向心力（半径方向的合力） 4.选择规律列方程求解
思考：实际中桥都建成哪种拱形桥？为什么？
游乐场的过山车
v r
二、竖直平面内的圆周运动实例分析
角速度增大
2.如图是过山车的物理模型，若过山车从A点自由滑下，忽略一切阻力，已知h、 m、R，问：恰好通过圆周最高点C时，轨道在B、C点处对过山车的压力差？
向心力 F 由外侧轨道对铁轨的压力提供
当外轨略高于内轨时：
火车受力： N
火车的向心力：
F

向心力的实例分析ppt-鲁科版必修二PPT优选课件

v grtan
又 ta s n i h n / l 0 . 1
v 1m 0 /s
竖直平面内的圆周运动
3、如下图，一辆汽车以速 4、如下图，一辆汽车以速率v在凹凸不平的路面上行率v在凹凸不平的路面上行驶，汽车的质量为m，如驶，汽车的质量为m，如果把汽车过最低点的运动果把汽车过最高点的运动看做圆周运动，且半径为r，看做圆周运动，且半径为r，求此时汽车对地面的压力？求此时汽车对地面的压力？
第三节向心力的实例分析
汽车转弯
1、汽车在平直轨道上行驶与转弯时有何不同？
轨迹：平直轨道上汽车做直线运动，转弯时做曲线运动
动力学：直线运动受到的合力为零或者与速度在同一直线上，转弯时受到的合力与速度不在同一直线上。
水平圆形跑
道匀
速率行驶，若汽汽
根即据：牛F顿压第F 三N定律m：Fgm 压=vr2FN
由上式可知，在凸处最高点：v增大时v ，gFr压减小，当 v gr 时，F压=0；当时，汽车将脱离地面，发生危险。
• 上述过程中汽车虽然不是做匀速圆周运动，但我们仍然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关系是一种瞬时对应关系，即使是变速圆周运动，在某一瞬时，牛顿第二定律同样成立，因此，向心力公式照
V
F向=mv /r 由 F合= F向得
FＮ－G =mv2/r
FＮ =G＋ mv2/r
由牛顿第三定
律可知，
4、F合=G － FＮ F向=mv2/r 由 F合= F向
G － FＮ= mv2/r
FＮ=G － mv2/r ＜G
思考与讨论
由上可知，汽车通过凸处的最高点和凹处的最低点，当汽车的速率不断增大时，路面受到的压力如何变化？

高一物理鲁科版必修2教学课件：第四章第3节向心力的实例分析 (2)

第三节向心力的实例分析
一、转弯时的向心力-------汽车转弯
N
f静
G
3
一、转弯时的向心力 ------火车转弯
一、转弯时的向心力
外内轨轨
外轨对轮缘的弹力
FN FG
6
一、转弯时的向心力
在转弯处外轨略高于内轨
FN
θ
F合
O
G
θ
7
一、转弯时的向心力
1、当 v＞ gR tanθ ：轮缘受到外轨向内的弹力
例题
例2、质量为m的汽车以速度V，经
过一个半径为R的拱形桥，行驶到
最高点时，汽车对桥面的压力是多
大解？：根据牛顿第二定律
V2 F向 = G - FN = m R
解得
支持力
FN
=
G
-
V2 m
R
由上式和牛顿第三定律可知
汽车对桥的压力
V2 FN' = FN = G - m R
FN V
G R
O
例题
例5.如图所示，质量可以不计的细杆的一端固定着一个质量为m的小球，另一端能绕光滑的水平轴O转动。让小球在竖直平面内绕轴O做半径为l 的圆周运动，小球的通是BDC(过最高点) 时的线速度大小为v。下列说法中正确
压力[解析为] 零(2)火，车我过弯们道可，重以力和适铁当轨对倾火斜车的路弹基力的，合试计算路基倾斜角
度θ的正切值.
力正好提供向心力，如图所示，则
mgtan
θ＝mvr2，
由此可得 tan θ＝vrg2＝0.1.
mg
28
二、旋转秋千
二、旋转秋千
“旋转秋千” 物理模型：
圆锥摆
在一根长为l的细线下面系一根质量为m的小球，将小球拉离竖直位置，使悬线与竖直方向成α角，给小球一根初速度，使小球在水平面内做圆周运动，悬线旋转形成一个圆锥面，这种装置叫做圆锥摆。

高一物理课件 4.3 向心力的实例分析 2(鲁科版必修2)

2018/9/2
2018/9/2
凹凸桥上运动物体对桥的压力
N
N
V
V N mg m r 2 V N mg m r
2018/9/2
V
mg
mg
2
若V gr 时，N/=2mg
V mg N m r2 V N mg m r 若 V gr ，N/=0
2
用绳带着物体在竖直平面内做圆周运动的受力情况（最高点和最底点） 2
D.球A对筒壁的压力必定大于球B对筒壁的压力;
E.球A的运动频率大于球B的运动频率.
2018/9/2
例题2.如图所示,质量为m的小球用长为L的细绳悬于天花板的O点,并使小球在水平面内做匀速圆周运动(圆锥摆),细绳与竖直线成θ角,则细绳的张力F为多少?小球转动的角速度ω为多少?周期T 为多少?
/
2018/9/2
/2
r
m
/2
问：物体在轨道内侧运动时的情况怎样？
经杆固定物体在竖直平面内做圆周运动的受力情况最高点：
2
V T mg m r
2
讨论：
V T m mg r
（ 1）若V
2018/9/2
gr 则T=0
（ 2）
若V
gr
则T<0
有何意义？
此时杆对球有支持力作用 2 V m g N m 即 r （3）若V gr 则T>0
2018/9/2
2018/9/2
二、竖直平面内的圆周运动实例分析
做圆周运动的物体总需要向心力，当水桶以速度V转到最高点时，水为何不流出？水的受力如何？其中水受到的外力为本身的重力和桶底对水的压力，且二力同向。

鲁科版高中物理必修二4.2《向心力与向心加速》ppt课件8

2018/7/17
2018/7/17
物体做曲线运动的条件:
受到与速度方向不在同一直线上的合外力的作用时，物体做曲线运动
匀速圆周运动是曲线运动，必然也受这样的合外力的作用，
2018/7/17
研究向心力的方向
演示实验：
小球能绕中心做匀速圆周运动，是因为绳对小球有一个拉力F，这个拉力的方向虽然不断变化，但总是指向圆心，所以叫做向心力。 N
大小：
F v 2 a r m r
2
方向：与向心力方向相同，指向圆心
2018/7/17
•向心力
大小：
v 2 F m m r r
2
方向：始终指向圆心
•向心加速度
大小：方向：
v 2 a r 心力和向心加速度的大小不变，但方向却时刻在改变。
2018/7/17
研究向心力的大小
实验表明：当m、r一定时，F与成正比当m、一定时，F与 r成正比当r 、一定时，F与 m成正比得
F mr
2
代入 v r
得
v F m r
2
2018/7/17
向心加速度
根据牛顿第二定律
在向心力F的作用下，必然要产生一个加速度，这个加速度的方向与向心力的方向相同，指向圆心，叫做向心加速度。
F G 向心力指向圆心，且方向总与物体运动方向垂直。
向心力的作用只是改变速度的方向。
想一想：如果向心力消失，小球将会怎样运动？向心力对速度有什么影响？改变了大小还是方向？
2018/7/17
研究向心力的大小
请勿单击鼠标，稍等开始观看实验！
2018/7/17
研究向心力的大小
请勿单击鼠标，稍等开始观看实验！

鲁科版必修第二册 3.2.1向心力与向心加速度课件(52张)

A.两人处于平衡状态 B.两人分别受到重力、支持力、静摩擦力和向心力的作用 C.两人受到的静摩擦力方向沿半径指向各自圆心 D.两人相对地面的运动趋势与其运动方向相反
【解题探究】
(1)圆周运动是变速运动还是匀速运动? 提示:圆周运动是曲线运动,曲线运动都是变速运动。 (2)向心力是物体实际受到的力吗? 提示:向心力是效:向心力指向圆心,本题中指向圆心的力是静摩擦力,静摩擦力方向与相对运动趋势方向相反。
【解析】选C。两人做匀速圆周运动,合力指向圆心,不为零,故不处于平衡状态,A错误;对任一人受力分析,重力与支持力二力平衡,合力等于摩擦力,充当向心力,向心力是效果力,不能与性质力同时分析,B错误;摩擦力充当向心力,运动员受到的摩擦力方向指向圆心,C正确 ;运动员受到的摩擦力方向与其运动趋势方向相反,故是背离圆心,而运动员做圆周运动,运动方向沿切线方向,所以二者是垂直关系,D错误。
不做功。
v2 m
r
mrω2
速度方向
速度大小
二、向心加速度
1度.。向心加速度:做圆周运动的物体,指向_圆__心__的加速
2.方向:总指向_____,时刻与速度方向_____,方向时刻
_____。
圆心
3.大小:a=___=rω2。
垂直
4改.意变义:描述v2_________________的物理量。向心加速度_____,表示r 速度方向改变得越快。
【补偿训练】如图所示,一只老鹰在水平面内盘旋做匀速圆周
运动,则关于老鹰受力的说法正确的是 ( )
A.老鹰受重力、空气对它的作用力和向心力的作用 B.老鹰受重力和空气对它的作用力 C.老鹰受重力和向心力的作用 D.老鹰受空气对它的作用力和向心力的作用

4.3《向心力的实例分析》课件4(鲁科版必修2)

4.3向心力的实例分析
金太阳教育
1、水平面内的圆周运动（1）汽车转弯
N
mv f m mg f r
2
f
G
v gr
1、水平面内的圆周运动（1）汽车转弯
若汽车速度过大，所需要的向心力过大，最大静摩擦力不足以提供向心力，汽车的轨道半径将变大，汽车离原来的轨道圆心越来越远。 v f
汽车
gr
——离心运动
1、水平面内的圆周运动（2）火车转弯
N FN G
向心力由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力提供.
v FN m r
2
1、水平面内的圆周运动（2）火车转弯向心力由重力G和
N F G
支持力N的合力提供.
F m g tan 2 v m r v gr tan
2、竖直面内的圆周运动（2）水流星
v F mg N m r 2 v N m mg r
2
N
mg
F O
v gr
2、竖直面内的圆周运动（2）水流星
v F N mg m r 2 v N m mg r
2
O N F mg
例与练 6、把盛水的水桶拴在长为L的绳子一端，使这水桶在竖直平面做圆周运动，要使水在水桶转到最高点时不从桶里流出来，这时水桶的线速度至少应该是（）
A.
2gl
B.
gl / 2 C.
gl D.
0
例与练 7、如图所示，一质量为0.5kg的小球，用0.4m长的细线拴住在竖直面内作圆周运动，求：（1）当小球在圆上最高点速度为4m/s时，细线的拉力是多少？（2）当小球在圆下最低点速度为10m/s时，细线的拉力是多少？（g=10m/s2）