高一物理向心力的实例分析

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高一物理向心力的实例分析

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篇一：高一物理匀速圆周运动的实例分析

5.6匀速圆周运动的实例分析

教学目标：

（一）知识与技能

1、知道向心力是物体沿半径方向的合外力。

2、知道向心力、向心加速度的公式也适用于变速圆周运动。

3、会在具体问题中分析向心力的来源。（二）过程与方法

通过对几个实例的分析，使学生明确具体问题必须具体分析。（三）情感态度与价值观

培养学生的分析能力、综合能力和推理能力，明确解决实际问题的思路和方法。教学重点：

1、掌握匀速圆周运动的向心力公式及与圆周运动有关的几个公式

2、能用上述公式解决有关圆周运动的实例教学难点：理解做匀速圆周运动的物体受到的向心力是由某几个力的合力提供的，而不是一种特殊的力。教学方法：

讲授法、分析归纳法、推理法教学过程：

（一）引入新课1、复习提问：

（1）如何求解向心加速度？（2）向心力的求解公式有哪几个？

2、引入：本节课我们应用上述公式来对几个实际问题进行分析。（二）新课教学

一、运用向心力公式的解题步骤：

（1）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。（2）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，分析哪

些力提供了向心力。

（3）建立以向心方向为正方向的坐标，据向心力公式列方程。（4）解方程，对结果进行必要的讨论。二、实例分析

1、火车转弯

火车在平直轨道上匀速行驶时，所受的合力等于0，那么当火车转弯时，我们说它做圆周运动，那么是什么力提供火车的向心力呢？是由轮缘和外轨的挤压产生的外轨对轮缘的弹力提供向心力，由于火

《向心力的实例分析》教案(2)

向心力的实例分析 一、知识与技能 1、知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受 的向心力。 2、会在具体问题中分析向心力的来源。 3、引导学生应用牛顿第二定律和有关向心力知识分析实例，使学生深刻理解向心力的基础知识。 4、熟练掌握应用向心力知识分析两类圆周运动模型的步骤和方法。 二、过程与方法 1、通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生的分析和解决问题的能力。 2、通过对匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辨证关系，提高学生的分析能力。 3、运用启发式问题探索教学方法，激发学生的求知欲和探索动机；锻炼学生观察、分析、抽象、建模的解决实际问题的方法和能力。 三、情感态度与价值观 1、通过对几个实例的分析，使学生养成仔细观察、善于发现、勤于思考的良好习惯，明确具体问题必须具体分析。 2、激发学生学习兴趣，培养学生关心周围事物的习惯。 重点难点 重点：理解做匀速圆周运动的物体受到的向心力是由某几个力的合力提供的，而不是一种特殊的力；找出向心力的来源，理解并掌握在匀速圆周运动中合外力提供向心力，能用向心力公式解决有关圆周运动的实际问题。 难点：火车在倾斜弯道上转弯的圆周运动模型的建立；临界问题中临界条件的确定。 教学方法 讲授、分析、推理、归纳 教学用具 CAI课件 教学过程 【新课引入】：在上课之前先问一下我们班有没有溜旱冰的同学？（有），那么请问你在溜旱冰转弯是有什么感觉？你想安全或快速转弯，你将怎样滑？（引导学生）要弄清楚这些问题。这就是本节课我们要研究的问题。 【新课教学】： （一）、实例1：转弯时的向心力分析 课件模拟在平直轨道上匀速行驶的火车，提出问题： （1）、火车受几个力作用？ （2）、这几个力的关系如何？ （学生观察，画受力分析示意图） 师生互动：火车受重力、支持力、牵引力及摩檫力，其合力为零。 过渡：那火车转弯时情况会有何不同呢？ 课件模拟平弯轨道火车转弯情形，提出问题： （1）、转弯与直进有何不同？

鲁科版物理必修二第四章 第3节 向心力的实例分析

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4-3-1所示，向心力由重力和支持力的合力提供， 向心力 F ＝mg tan θ＝mv 2 r ，转弯处的速度v ＝gr tan θ。 图4-3-1 图4-3-2 3．飞机(或飞鸟)转弯受力如图4-3-2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

2．过山车(在最高点和最低点) (1)向心力来源：受力如图4-3-3所示，重力和支持力的合力提供向心力。 图4-3-3 (2)向心力方程 在最高点：N ＋mg ＝m v 2 r ，v 越小， N 越小，当N ＝0时v min ＝gr 。 在最低点：N －mg ＝m v 2 r 。 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4-3-4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？

向心力的来源分析

向心力的来源分析 江苏省海门中学 张彩霞 确定圆周运动的物体所需向心力的来源，是研究圆周运动的关键。同学们在对做圆周运动的物体进行受力分析时，往往会多分析一个向心力，从而导致求解错误。其实向心力是按力的作用效果命名的力，在受力分析图中不能画出，它可以由某一个力来提供，也可以由几个力的合力来提供，还可以由某个力的分力来提供。 一、向心力由某一个力来提供 如图1所示，用细绳系一个小球在竖直平面内做圆周运动，如果小球恰好能通过最高点，则在最高点时小球做圆周运动的向心力由重力提供。 如图2所示，一个物体在圆柱体的内壁，随着圆柱体一起做匀速圆周运动，物体与圆柱体无相对滑动，则物体做圆周运动的向心力由圆柱体内壁对物体的支持力（弹力）提供。 如图3所示，将一个物体放在转台上，物体随转台一起做匀速圆周运动，物体与转台无相对滑动，则其向心力由转台对物体的静摩擦力提供。 例1、如图4所示，在匀速转动的圆盘上，沿半径方向放着三个物体A 、B 、C ，M A =M C =2M B ，它们与盘面间的摩擦因数相等，它们到转轴的距离的关系为R A

高中物理向心力的知识点分析

高中物理向心力的知识点分析 物理的知识点比较的多，而且比较难，学生需要多花费一点的时间去学习，下面本人的本人将为大家带来高中物理的向心力的知识点介绍，希望能够帮助到大家。 高中物理向心力的知识点 向心力的概念 向心力是当物体沿着圆周或者曲线轨道运动时，指向圆心(曲率中心)的合外力作用力。 向心力公式 该定义式不需要推导，也不需要研究为什么这么定义。 向心力的方向：始终指向物体圆周运动的圆心位置。 补充：如果物体做的不是圆周运动，那么向心力指向微小圆弧所对应的圆心(曲率中心)。 向心力不是力 “向心力”一词是从这种合外力作用所产生的效果而命名的。 这种效果可以由弹力、重力、摩擦力(及其他的力)等任何一力而产生，也可以由几个力的合力或其分力提供。 向心力的大小探究试验的具体操作步骤 (1)用质量不同的钢球和铝球做实验，使两球运动的 半径r和角速度ω相同。 可以观测出，向心力的大小与质量有关，质量越大，所需的向心力就越大。 (2)换用两个质量相同的小球做实验，保持它们运动 的半径相同。 可以观测出，向心力的大小与转动的快慢有关，角速

度越大，所需向心力也越大。 (3)仍用两个质量相同的小球做实验，保持小球运动 角速度相同。 可以观测出，向心力的大小与小球运动的半径有关，运动半径越大，所需的向心力越大。 实验表明，向心力的大小跟物体的质量m、圆周半径 r和角速度ω都有关系。 进一步还可以证明，匀速圆周运动所需的向心力公式为 F=mrω2 做圆周运动的物体，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，总指向圆心，叫做向心加速度。 对于某一确定的匀速圆周运动来说，m以及r、v的 大小、ω都是不变的，所以向心力和向心加速度的大小不变，但向心力和向心加速度的方向却时刻在改变。 匀速圆周运动是瞬时加速度矢量的方向不断改变的运动，属于变加速运动的范畴。 向心力只改变方向却不改变速度的大小 圆周运动属于曲线运动，在做圆周运动中的物体也同时会受到与其速度方向不同的合外力作用。 对于在做圆周运动的物体，向心力是一种拉力，其方向随着物体在圆周轨道上的运动而不停改变。因此，圆周运动是一种加速度始终在改变的运动。就是因为这样的一种力，始终是沿着圆周半径指向圆周的中心，所以得名“向心力”。 向心力指向圆周中心，且被向心力所控制的物体是沿着切线的方向运动，所以向心力必与受控物体的运动方向垂直，仅产生速度法线方向(切线的垂线方向称之为发现方向)上的加

(完整版)习题课：向心力来源的实例分析.docx

习题课：向心力的来源实例分析 ★知识链接 一．圆周运动的分析方法 匀速圆周运动：合外力提供向心力，产生向心加速度a n，只改变速度的方向，不改变 速度的大小。 变速圆周运动：法向的合外力提供向心力，产生向心加速度a n，只改变速度的方向；切向的合外力产生切向的加速度a t，只改变速度的大小。 规律总结：不管是匀速圆周运动还是变速圆周运动，都是由法向（指向圆心）的合外 力提供向心力。 二．向心力来源的分析方法 确定圆心所在的平面→找出圆心、半径→受力分析→指向圆心的合力即为向心力。 ★实例分析 1．单摆O 例1．如图所示，一小球用细线悬挂于O点，将其拉离竖直 位置一个角度后释放，小球将以 O 点为圆心做圆周运动， F 则运动中小球所需的向心力是（D） A ．绳的拉力 B．小球的重力mg sin C．绳的拉力与小球的重力的合力mg cos D ．绳的拉力与小球的重力沿绳方向的分力的合力 mg 解析： 法向： F mg cos m v2得： F mg cos m v2 L L 切向： mg sin ma t 总结： （ 1）当小球由高向低运动时，a t与 v 方向一致， v 逐渐增大；逐渐减小， cos逐渐增大， F 逐渐增大。 （ 2）当小球由低向高运动时，a t与 v 方向相反， v 逐渐减小；逐渐增大， cos逐渐减小， F 逐渐减小。 （ 3）小球在最高点，速度为零，拉力最小；小球在最低点，速度最大，拉力最大。

2．圆锥摆 例 2．如图所示，长为 L 的细线，一端拴一质量为小球在水平面内做匀速圆周运动。当细线与竖直方向成 （ 1）细线的拉力 F ． （ 2）小球运动的线速度 v ． （ 3）小球运动的角速度． （ 4）小球运动的周期 T ． 解析： m 的小球，另一端固定于 O 点。让 角时，求： O F F cos 竖直方向： F cos mg ，得 F mg F sin cos O 越大， cos 越小， F 越大。 m v 2 L sin mg 水平方向 ： F sin mg tan m 2 L sin m 4 2 L sin T 2 得： v gL tan sin 越大， v 越大 g 越大， 越大 L cos T L cos 越大， T 越小 2 g 练 1．如图所示，一质量为 m 的小球在光滑的半球形碗内做 匀速圆周运动，轨道平面水平。已知小球与球心 O 的连线与竖 OR 直方向的夹角为 ，碗的半径为 R ，求： F N （ 1）碗壁对小球的支持力 F N ； r O （ 2）小球运动的线速度 v 。 F 合 mg 解析： （ 1） F N mg cos v 2 得： v gRtan sin （ 2）由 mg tanm R sin

向心力教案

5.7 向心力 【学习目标】 （1）知道什么是向心力，理解它是一种效果力。 （2）理解向心力公式的确切含义，并能用来进行简单的计算。 （3）知道变速圆周运动中向心力是合外力的一个分力，知道合外力的作用效果。 【学习重点】明确向心力的意义、作用、公式及其变形。 【知识要点】 向心力 1．定义：使物体做圆周运动，指向圆心的力。 2．研究内容： ⑴向心力的方向与向心加速度的方向是否相 同？ ⑵向心力的大小跟什么有关？与ω、ν之间什 么关系？ ⑶向心力的大小怎么测量计算？ ⑷向心力有什么特点？ ⑸向心力的作用效果是怎样的？ ⑹向心力是不是合力？ ⑺向心力的来源？ ⑻向心力的施力物体是什么？ ⑼圆周运动的半径为何不变？ ⑽向心力与向心加速度的关系如何？ 3. 向心力演示器的结构和使用方法： （1）用质量比为2：1的钢球和铝球，使他们运动的半径r和相同，观察得到露出的红白相间方格数比值为2：1，即两个球所受向心力的比值也为2：1，因此F与m成正比。 （2）当m、相同时，半径比为2：1，向心力的比值也为2：1，因此F与r成正比。（3）当m、r相同时，比值为2：1，向心力的比值为4；1，因此F与2成正比。 ⑶由此验证向心力大小的公式：F＝mr2 4．匀速圆周运动：仅有向心加速度的运动。 变速圆周运动：同时具有向心加速度和切向加速度的 圆周运动运动。 5. 圆周摆 ⑴分析圆锥摆中向心力的来源 ⑵用圆锥摆实验可以粗略去验证向心力表达式 【问题探究】 【问题1】什么情况下，物体做匀速圆周运动，什么情况是做变速圆周运动 结论：匀速圆周运动：只有向心加速度时。 变速圆周运动：同时具有向心加速度和切向加速度时。 【问题2】向心力和切向力的作用效果? 结论：向心力的作用效果：只改变速度的方向。 切向力的作用效果：改变速度的大小。 【问题3】研究一般曲线运动的方法：

鲁科版高中物理必修二第4章第3节向心力的实例分析同步练测.docx

高中物理学习材料 第3节向心力的实例分析 建议用时实际用时满分实际得分45分钟100分 一、选择题（本题包括5小题，每小题给出的四个选项中，有的只有一个选项正确，有的有两个选项正确，全部选对的得8分，选对但不全的得分，有选错或不选的得0分，共40分） 1.（单选）铁路转弯处的圆弧半径为，内侧和外侧的高度差为为两轨间的距离，且。如果列车转弯速率大于，则（） A.外侧铁轨与轮缘间产生挤压 B.内、外铁轨与轮缘间均无挤压 C.内侧铁轨与轮缘间产生挤压 D.内、外铁轨与轮缘间均有挤压 2.（单选）赛车在倾斜的 轨道上转弯，如图4-3-1 所示，弯道的倾角为，半 径为，则赛车完全不靠摩 擦力转弯的速率是（设转 弯半径水平）（） A. B. C. D. 3.（单选）如图4-3-2所示，一质量为的汽车保持恒定的速率运动，若通过凸形路面最高处时对 路面的压力为，通过凹形路面最低处时对路面的压力为，则（） ．B． ． 4. （多选）如图4-3-3 所示，一质量为的木块从 光滑的半球形的碗边开始 下滑，在木块下滑过程中 （）A.它的加速度方向指向球心 B.它所受合力就是向心力 C.它所受向心力不断增大 D.它对碗的压力不断增大 5.（单选）质量为的小球在竖直平面内的圆管轨道内运动，小球的直径略小于圆管的直径，如图4-3-4所示。已知小球以速度通过最高点时对圆管外壁的压力恰好为则小球以速度通过圆管的最高点时（） A.小球对圆管内、外壁均无压力 B.小球对圆管外壁的压力等于 C.小球对圆管内壁的压力等于 D.小球对圆管内壁的压力等于 二、计算题（本题共5小题，每题12分，共60分，计算时写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤，只写出最后答案的不能得分.有数值计算的题，答案中必须明确写出数值和单位）6.铁路转弯处的圆弧半径是300 m,轨距是1 435 mm，规定火车通过该弯道时的速度是72 km/h，求内外轨的高度差该是多大，才能使铁轨不受轮缘的挤压。 7.一质量 kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面，两桥面的圆弧半径均为60 m,如果桥面承受的压力不超过 N，则： （1）汽车允许的最大速率是多少？ （2）若以所求的速率行驶，汽车对桥面的最小压力是多少？（取10 ） 8.半径为的圆筒绕竖直中心轴转动，小物块靠在 图4-3-4 图4-3-2 图4-3-1 图4-3-3

生活中的圆周运动学案会分析匀速圆周运动中向心力的来源

第八节“生活中的圆周运动”学案 1.会分析匀速圆周运动中向心力的来源。 2.重点：熟练应用向心力公式和向心加速度公式。 3.知道向心力和向心加速度公式也适用于变速圆周运动，并掌握处理特殊点的方法。 ★自主学习 1.火车转弯处：（1）若内、外轨一样高，火车做圆周运动的向心力是由_________________提供的，由于火车质量太大，靠这种方法得到向心力，极易使___________________受损。（2）外轨略高于内轨时，火车转弯时向心力的一部分来源是____________________，这就减轻了轮缘与外轨的挤压。 2.汽车在拱形桥上行驶到最高点时的向心力是由___________________提供的，方向___________，此时汽车对桥的压力F N′_________G（填“>”、“＝”、“<”），汽车行驶到最高点的速度越大F N′就越_________。 3.汽车在凹形桥上行驶通过桥最低点的向心力是由_______________提供的，方向__________，此时汽车对桥的压力F N′_________G（填“>”、“＝”、“<”） 4.航天员随宇宙飞船绕地球作匀速圆周运动时，向心力是________________________提供的；当飞船的飞行速度v＝_____________时，航天员对座舱的压力F N′＝0，此时航天员处于________状态。 ★新知探究 一、火车转弯 1.火车按规定的速度行驶 （1）确定火车作圆周运动的轨道平面，并找出圆心 （2）画出火车的受力分析图，并求出规定的速度。（已知路面倾角θ和圆周半径R） 2.讨论当火车行驶速度大于或小于规定的行驶速度时，向心力的来源情况。 3.思考汽车在水平路面上转弯时是怎样获得向心力的？ 二、拱形桥 1.汽车在拱形桥或凹形桥上行驶的过程中，它受到的合外力一定指向圆心吗？在那些特 殊位置合外力就是向心力？ 2.已知汽车的质量为m，通过拱形桥最高点的速度为v，桥面的半径为R，试求出汽车通 过桥最高点时对桥的压力F N′。 并讨论：（1）当v＝gR时，F N′＝？（2）当v>gR时，汽车会怎样运动？ 3.同理推出汽车通过凹形桥最低点时对桥的压力F N′。

向心力实例分析

匀速圆周运动的实例分析 预习与检查： 1、理解向心力的概念，明确匀速圆周运动的产生条件，掌握向心力公式的应用 2、知道生活中常见圆周运动，会分析常见圆周运动向心力来源 重难点： 1、会在具体问题中分析向心力的来源，明确向心力是按效果命名的力． 2、掌握应用牛顿运动定律解决圆周运动问题的一般方法，会处理水平面、竖直面的问题 学习过程： 1、水平面内的圆周运动 （1）火车转弯 当内外轨一样高时，铁轨对火车竖直向上的支持力和火车重力平衡向心力由铁轨外轨的轮缘的水平弹力产生．这种情况下铁轨容易损坏．轮缘也容易损坏 当外轨比内轨高时，铁轨对火车的支持力不再是竖直向上，和重力的合力可以提供向心力，可以减轻轨和轮缘的挤压． 最佳情况是向心力恰好由支持力和重力的合力提供，铁轨的内、外轨均不受到侧向挤压的力． 定量分析火车转弯的最佳情况． ①受力分析：如图所示火车受到的支持力和重力的合力的方向指向圆心，成为使火车拐弯的向心力． ②动力学方程：根据牛顿第二定律得 mg tan θ＝m r v 20 其中r 是转弯处轨道的半径，0v 是使内外轨均不受力的最佳速度． ③分析结论：解上述方程可知 20 v ＝rg tan θ 可见，最佳情况是由0v 、r 、θ共同决定的． 当火车实际速度为v 时，可有三种可能， 当v ＝0v 时，内外轨均不受侧向挤压的力； 当v ＞0v 时，外轨受到侧向挤压的力（这时向心力增大，外轨提供一部分力）； 当v ＜0v 时，内轨受到侧向挤压的力（这时向心力减少，内轨提供一部分力）．

2）水平地面摩擦力 3）其它： 2、竖直面内的圆周运动 竖直面内圆周运动最高点处的受力特点及分类： 物体做圆周运动的速率时刻在改变，物体在最高点处的速率最小，在最低点处的速率最大。物体在最低点处向心力向上，而重力向下，所以弹力必然向上且大于重力；而在最高点处，向心力向下，重力也向下，所以弹力的方向就不能确定了，要分三种情况进行讨论。 1）绳与圆筒内部 弹力只可能向下，如绳拉球。这种情况下有mg R mv mg F ≥=+2 即gR v ≥，否则不能通过最高点。 (2）杆与圆管 弹力既可能向上又可能向下，如管内转（或杆连球、环穿珠）。这种情况下，速度大小v 可以取任意值。可以进一步讨论：①当gR v > 时物体受到的弹力必然是向下的； 当gR v <时物体受到的弹力必然是向上的；当gR v =时物体受到的弹力恰好为零。②当弹力大小F mg 时，向心力只有一解：F +mg ；当弹力F =mg 时，向心力等于零。

《向心力》教案

5.7 向心力 整体设计 向心力是本节教学的重点，由向心加速度和牛顿第二定律引入向心力是教材所用的方法，这与以前的先学习向心力再学习向心加速度有所不同.学生对于向心力的理解不是很清楚，本节重点突出了向心力的理解及向心力在圆周运动中的作用.而向心力概念的学习，应及时强调指出，向心力是根据力的效果命名的，而不是根据力的性质命名的，它不是重力、弹力、摩擦力等以外的特殊力，而是做匀速圆周运动的质点受到的合外力，沿着半径指向圆心，它的方向时刻改变.本节的难点是运用向心力、向心加速度知识解释有关现象，处理有关问题.在学习时可以让学生认识实例：用细线系着的小球在水平面上做匀速圆周运动或是一些生活中的实例让学生体验或观察，从而引入向心力概念. 教学重点 向心力概念的建立及计算公式的得出及应用. 教学难点 向心力的来源. 时间安排 1课时 三维目标 知识与技能 1.理解向心力的概念. 2.知道向心力大小与哪些因素有关.理解公式的确切含义，并能用来计算. 3.会根据向心力和牛顿第二定律的知识分析和讨论与圆周运动相关的物理现象. 过程与方法 1.通过向心力概念的学习，知道从不同角度研究问题的方法. 2.体会物理规律在探索自然规律中的作用及其运用. 情感态度与价值观 1.经历科学探究的过程，领略实验是解决物理问题的一种基本途径，培养学生实事求是的科学态度. 2.通过探究活动，使学生获得成功的喜悦，提高他们学习物理的兴趣和自信心. 3.通过向心力和向心加速度概念的学习，认识实验对物理学研究的作用，体 会物理规律与生活的联系. 课前准备 细杆、细绳（2）、小球、直尺、秒表、盛水的透明小桶. 教学过程 导入新课 情景导入 前面两节课，我们学习、研究了圆周运动的运动学特征，知道了如何描述圆周运动.知道了什么是向心加速度和向心加速度的计算公式，这节课我们再来学习物体做圆周运动的动力学特征. 观察下面几幅图片，并根据图做水流星实验，让学生自己体验实验中力的变化，考虑一下为什么做圆周运动的物体没有沿着直线飞出去而是沿着一个圆周运动.

向心力实例分析

一、转弯时的向心力实例分析 1、汽车、自行车转弯问题 汽车在水平路面上转弯，靠的是轮胎与路面间的静摩擦力。设汽车以速率v 转弯，要转的弯的半径为R ，则 需要的侧向静摩擦力R v m F 2=。如该汽车与地面间侧向最大静摩擦力为F max ，有R v m F 2 max =得，转弯的最大 速率m R F v max max = ，超过这个速率，汽车就会侧向滑动。 2、火车转弯问题 火车在转弯处，外侧的轨道高于内侧轨道，火车的受力分析如图所示，其转弯时所需向心力由重力和弹力的合力提供。 R v M Mg 2 tan =θ 解得：v ＝θtan gR 拓展： ①当火车行驶速率v 等于v 规定时，即v ＝θtan gR 时，支持力和重力的合力恰好充当所需的向心力，则内、外轨都不受挤压（此时为临界条件）． ②当火车行驶速率v 大于v 规定时，即v ＞θtan gR 时，支持力和重力的合力不足以提供所需向心力，则此时需要外轨提供一部分向心力，即此时外轨受挤压． ③当火车行驶速率小于v 规定时，即v ＜θtan gR 时，支持力和重力的合力大于所需的向心力， 二、竖直平面内的圆周运动实例分析 1、汽车过拱桥问题 在汽车过拱桥时，汽车的向心力是由汽车的重力和路面的支持力来提供的。当路面对汽车的支持力为零时，汽车将脱离路面，因此，必须保证支持力N ＞0，即汽车在最高点时速度的最大值是刚好重力提供向心力，即mg ＝m r υ2，即该圆周运动的最大速度为v ＝gr ，当速度为该值时，汽车将由沿桥面切线方向上的速度（水平速 度）和只受重力作用，而做平抛运动。因此，汽车过拱桥时，速度应小于gr 。

向心力的实例分析

向心力的实例分析 第四章匀速圆周运动 第3节向心力的实例分析 【教学目标】 1、知识与技能: (1)学会分析生活实例中向心力的来源; (2)通过应用牛顿运动定律分析生活中的火车拐弯、凹凸桥等实际物理模型，培养学生独立观察、分析、解决、概括总结知识的能力; (3)学会处理水平面、竖直面内的圆周运动问题。 2、过程与方法:通过分析生活中的火车拐弯、凹凸桥等实际物理问题，掌握应用牛顿运动定律解决圆周运动问题的一般方法和步骤。 3、情感态度与价值观:体会物理知识对经济、社会发展的贡献，进而达到将物理知识应用于生活、生产实践的情感态度与价值观。 【重点难点】 1、重点:在具体问题中分析向心力的来源，并结合牛顿运动定律解决生活实例中水平和竖直面内两类圆周运动问题。 2、难点:火车在倾斜路面上的转弯分析以及竖直平面内圆周运动最高点的临界问题。【课前预习】 (认真阅读教材p76-p79，独立完成下列问题) (一)水平面内的匀速圆周运动(转弯时的向心力实例分析) 1、汽车转弯

(1)汽车在水平地面上转弯所需的向心力由_____________力提供。 (2)汽车转弯过快会发生。 (3)如图，分析赛车在赛车道转弯处的受力情况，此时赛车所需的向心力由_________ ____力提供。 2、火车转弯: (1)内外轨高度相同时，转弯所需的向心力由_____________力提 供。 思考:如果火车转弯时速度过大或过小会如何, (2)根据赛车在赛车道转弯处向心力来源的启示，思考如何解决以上问题,作出火车在此轨道上转弯的受力示意图，分析如果火车按设计速度转弯时所需的向心力由________________ 提供。 二、竖直平面内的圆周运动 1、汽车过拱桥: (1)过凸桥最高点时，汽车受支持力F 重力G，此时的向心力为 ; N (2)过凹桥最低点时，汽车受支持力F 重力G，此时的向心力为。 N 2、过山车 (1)对过山车通过最高点和最低点时进行受力分析并应用牛顿第二定律列出方程: (2)通过以上分析得出:过山车通过最高点的条件是。思考:生活中，类似的实例还有哪些,

向心力的来源

向心力的来源 1．滑块相对静止于转盘的水平面上，随盘一起旋转时所需向心力的来源是（） A．滑块的重力B．盘面对滑块的弹力 C．盘面对滑块的静摩擦力D．可能是其他力 【分析】：滑块相对静止于转盘的水平面上，随盘一起旋转时所需向心力的来源是盘面对滑块的静摩擦力． 【解答】：滑块相对静止于转盘的水平面上，随盘一起旋转时做匀速圆周运动，滑块有沿半径向外运动的趋势，受到指向圆心的静摩擦力，盘面对滑块的这个静摩擦力就提供了滑块圆周运动所需要的向心力．故选C 【点评】：对于匀速圆周运动，是由物体所受合力提供向心力．本题看出静摩擦力可以与物体的速度方向垂直．2．关于向心力的说法，正确的是（） A．物体由于做圆周运动而产生向心力 B．向心力不改变物体做圆周运动的速度 C．向心力是效果力，它可以是几个力的合力也可以是某个力的分力 D．做匀速圆周运动的物体，其向心力是不变的 【分析】：物体做圆周运动就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物体产生的．向心力改变速度的方向，不改变速度的大小．做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的．向心力的方向时刻改变，向心力也改变．【解答】： A、物体做圆周运动就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物体本身产生的．故A错误． B、向心力总是与速度方向垂直，不做功，不能改变速度的大小，但改变速度的方向．故B错误． C、做匀速圆周运动的物体向心力是以效果命名的．它可以是几个力的合力也可以是某个力的分力故C正确． D、向心力始终指向圆心，方向时刻在改变，则向心力是变化的．故D错误．故选：C． 【点评】：本题考查对向心力的理解能力．向心力不是什么特殊的力，其作用产生向心加速度，改变速度的方向，不改变速度的大小． 3．（2005?枣庄一模）关于向心力的说法正确的是（） A．物体由于做圆周运动而产生了一个向心力 B．做圆周运动的物体除受其他力外，还要受一个向心力作用 C．向心力不改变圆周运动物体速度的大小 D．做匀速圆周运动的物体其向心力是不变的 【分析】：物体做圆周运动就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物体产生的．向心力只改变速度的方向，不改变速度的大小．做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的．向心力的方向时刻改变，向心力也改变． 【解答】： A、物体做圆周运动就需要有向心力，向心力是由外界提供的，不是物体本身产生的．故A错误． B、做匀速圆周运动的物体向心力是由合外力提供的．故B错误． C、向心力总是与速度方向垂直，不做功，不能改变速度的大小，只改变速度的方向．故C正确． D、向心力始终指向圆心，方向时刻在改变，则向心力是变化的．故D错误．故选C 4．关于向心力的说法错误的是（） A．物体由于做圆周运动而产生了向心力 B．向心力不改变圆周运动物体速度的大小 C．作匀速圆周运动的物体其向心力是不变的 D．作圆周运动的物体所受各力的合力一定是向心力 【分析】：做匀速圆周运动的物体必须要有一个指向圆心的合外力，此力可以由一个力提供，也可以由几个力的合力提供．因此向心力是从力的作用效果命名的；由于始终指向圆心，故方向不断变化；因为向心力方向与线速度方向垂直，所以向心力作用只改变线速度方向，不改变线速度大小． 【解答】： A、做匀速圆周运动的物体所受的合力总是指向圆心，故又称为向心力，不是产生向心力，故A错误； B、向心力始终与速度垂直，永不做功，故只能改变速度的方向，不能改变速度的大小，故B正确；

向心力的实例分析

B．向心力的实例分析 一、填空题 1．汽车沿着半径为25 m的圆形跑道行驶，设跑道的路面是水平的，路面作用于车的摩擦力的最大值为车重的1/10，要使汽车行驶过程中不致冲出圆跑道，车速最大不能超过m/s。 2．一绳长为L，一端固定于光滑水平面上的O点，另一端系一质量为m的小球，使小球在水平面上做周期为T的匀速圆周运动，则绳中张力的大小为，小球受到哪几个力的作用？。若保持周期不变，绳长变为原来的2倍，则绳中张力大小变为原来的倍。若保持小球的线速度大小不变，绳长变为原来的2倍，绳中张力的大小变为原来的倍。 3．质量为m的汽车以大小为v的速度通过半径为R的凸形桥的最高点时，所需向心力的大小为，其向心加速度的大小为，桥面对汽车的支持力大小为。 4．质量为m的汽车以大小为v的速度通过半径为R的凹形地的最低点时所需向心力的大小为，其向心加速度的大小为，地面对汽车的支持力大小为。 5．质量为m的小球，以速度v沿着竖直平面内的半径为R的圆环内侧通过最高点时，环对小球的弹力大小为。小球以速度v沿该圆环内侧通过最低点时，环对小球的弹力大小为。 6．质量为m的小球，在竖直平面内的圆形轨道外侧运动，已知它经过轨道最高点而不脱离轨道的最大速率为v，则当小球以大小为v/2的速度通过轨道最高点时，它对轨道的压力大小为。 二、（不定项）选择题 7．如图所示，在光滑水平面上有两枚钉子，右边一枚钉子上系一绳，绳的另一端系一小球，绳向右拉紧时给小球一个垂直于绳的水平速度，小球绕钉转动，绳逐渐绕到钉上，则小球每转过半圈，其（）。 （A）线速度变小一次（B）角速度变大一次 （C）向心加速度变小一次（D）向心力变大一次 8．质量为m的小球，沿着在竖直平面内的圆形轨道的内侧运动，已知它经过轨道最高点而不脱离轨道的最小速率为v，则小球以大小为2v的速率通过轨道最高点时，它对轨道的压力大小是（）。 （A）mg （B）2mg （C）3mg （D）4mg

向心力典型例题(附答案详解)

1、如图所示，半径为r的圆筒，绕竖直中心轴OO′转动，小物块a靠在圆筒的内壁上，它与圆筒的动摩 擦因数为μ，现要使a不下滑，则圆筒转动的角速度ω至少为（） A. B. C. D. 2、下面关于向心力的叙述中，正确的是（） A.向心力的方向始终沿着半径指向圆心，所以是一个变力 B.做匀速圆周运动的物体，除了受到别的物体对它的作用外，还一定受到一个向心力的作用 C.向心力可以是重力、弹力、摩擦力中的某个力，也可以是这些力中某几个力的合力，或者是某一个力的分力 D.向心力只改变物体速度的方向，不改变物体速度的大小 3、关于向心力的说法，正确的是（） A.物体由于做圆周运动而产生了一个向心力 B.向心力不改变圆周运动物体速度的大小 C.做匀速圆周运动的物体其向心力即为其所受的合外力 D.做匀速圆周运动的物体其向心力大小不变 5、如图所示，质量为m的木块，从半径为r的竖直圆轨道上的A点滑向B点，由于摩擦力的作用，木块的速率保持不变，则在这个过程中 A.木块的加速度为零 B.木块所受的合外力为零

C.木块所受合外力大小不变，方向始终指向圆心 D.木块所受合外力的大小和方向均不变 6、甲、乙两名溜冰运动员，M 甲=80 kg,M乙=40 kg，面对面拉着弹簧秤做圆周运动的溜冰表演，如图所示，两个相距0.9 m，弹簧秤的示数为9.2 N，下列判断正确的是（） A.两人的线速度相同，约为40 m/s B.两人的角速度相同，为6 rad/s C.两人的运动半径相同，都是0.45 m D.两人的运动半径不同，甲为0.3 m,乙为0.6 m 7、如图所示，在匀速转动的圆筒内壁上有一物体随圆筒一起转动而未滑动.若圆筒和物体以更大的角速 度做匀速转动，下列说法正确的是（） A.物体所受弹力增大，摩擦力也增大 B.物体所受弹力增大，摩擦力减小 C.物体所受弹力减小，摩擦力也减小 D.物体所受弹力增大，摩擦力不变 8、用细绳拴住一球，在水平面上做匀速圆周运动，下列说法中正确的是（） A.当转速不变时，绳短易断 B.当角速度不变时，绳短易断 C.当线速度不变时，绳长易断 D.当周期不变时，绳长易断 9、如图,质量为m的木块从半径为R的半球形的碗口下滑到碗的最低点的过程中，如果由于摩擦力的作用使得木块的速率不变 A.因为速率不变，所以木块加速度为零C.木块下滑过程中的摩擦

高中物理向心力的来源及应用学法指导

高中物理向心力的来源及应用 一. 向心力的来源 当物体做圆周运动时，合力在指向圆心方向的分力提供向心力，如果合力全部提供向心力，即合力大小不变，方向与速度始终垂直且指向圆心，则物体必做匀速圆周运动。向心力可以由某一个力提供，也可以由若干个力的合力提供，甚至可以由某一个力的分力提供，判断向心力的来源关键是对物体进行正确的受力分析，一定要明确只有受向心力作用，物体才能做圆周运动。值得注意的是向心力不是按性质命名的力，而是根据力的作用效果来命名的，由于存在向心力，它产生向心加速度，以不断改变物体的速度方向，保持物体做圆周运动。 1. 根据物体的受力情况判断向心力的来源 例1. 如图1所示，细杆的一端与一小球相连，可绕过O 点的水平轴自由转动，现给小球一初速度，使它做圆周运动，图1中a 、b 分别表示小球轨道的最低点和最高点，则杆对球的作用力可能是（ ） A. a 处为拉力，b 处为拉力； B. a 处为拉力，b 处为推力； C. a 处为推力，b 处为拉力； D. a 处为推力，b 处为推力。 解析：a 处一定是拉力。小球在最低点时所需向心力沿杆由a 指向圆心O ，向心力是由杆对小球的拉力与小球重力的合力提供的，而重力方向向下，故杆必定给球向上的拉力。小球在最高点时若杆恰好对球没有作用力，即小球的重力恰好提供向心力，设此时小球速度为 v b ，则R 2 b v m mg =；当小球在最高点的速度v>v b 时，所需向心力F>mg ，杆对小球有向下的拉力；若小球的速度v

水平面内做匀速圆周运动,向心力的来源

向心力的来源 学习目标： 1、知道向心力是一种效果力,方向指向圆心 2、知道向心力与合外力的关系，会分析向心力的来源 教学重点： 理解向心力公式的确切含义。 教学难点： 能说出向心力的概念及其来源。 自主学习 1，复习：向心力的作用效果是什么？ 【探究一】向心力的来源 2，一个水平的圆盘上放一个木块，木块随圆盘绕通过圆盘中心的竖直轴匀速转动，如图所示，你如何分析向心力来源了？ (1)画出轨迹圆，找圆心，标出半径。 （2）对木块进行受力分析,做出受力分析图 (3)向心力由谁提供？ 3，如下图，用绳拉着一个小钢球在水平桌面上尽可能做匀速圆周运动。思考： (1)轨迹圆在那个平面内？圆心在哪？轨道半径是绳长L吗？ （2）对小球进行受力分析,做出受力分析图 (3)向心力由谁提供？ 4，沿半径为R的半球型碗底的光滑内表面，质量为m的小球正以角速度ω，在一水平面内作匀速圆周运动，试分析物体所受向心力是由谁提供？ (1)轨迹圆在那个平面内？请在图上标出圆心和轨道半径。 （2）对小球进行受力分析,做出受力分析图 (3)向心力由谁提供？ 预习检测： 1，圆筒绕其中心轴OO1匀速转动，筒内壁上紧挨着一个物体与筒一 起运动相对筒无滑动，物体所受向心力是由谁提供？（） A．物体的重力B．筒壁和物体的静摩擦力 C．筒壁对物体的弹力D．物体所受重力与弹力的合力 2，如上图所示，细绳一端系着质量为M的物体，静止在水平面上，另一端通过光滑小孔吊着质量为m的物体，现使此平面绕中心轴转动，问物体M所受向心力是由谁提供？ 3，一个内壁光滑的圆锥筒的轴线垂直于水平面，圆锥筒固定不动，有两个质量相同的小球A和B紧贴着内壁分别在图中所示的水平面内作匀速圆周运动。问物体A,B所受向心力分别是由谁提供？ 结论：向心力的来源可以是力，或由几个力的提供，或某一个力的提供。 方法指导:向心力的宣言: “不要说哪个物体受到向心力,只能说谁来提供向心力,记清楚了”

圆周运动向心力的来源

向心力的来源 1如图所示，小物体A 与圆盘保持相对静止，跟着圆盘一起作匀速圆周运动， 则A 的受力情况是（B ） A 、受重力、支持力 B 、受重力、支持力和指向圆心的摩擦 力 C 、重力、支持力、向心力、摩擦力 D 、以上均不正确 我们一般所说的重力，浮力，摩擦力，电场力等是有对应的物理实体的，是能够找到施力物体的。还有一类力是以力的效果命名的，比如向心力，它一定是一个或多个力产生的效果。这种力只是表示物体所受到的力的一部分或全部所产生的效果，并不是独立存在的一个力 2．汽车甲和汽车乙质量相等，以相等速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，甲车在乙车的外侧．两车沿半径方向受到的摩擦力分别为Ff 甲和Ff 乙．以下说法正确的是( ) A ．Ff 甲小于Ff 乙 B ．Ff 甲等于Ff 乙 C ．Ff 甲大于Ff 乙 D ．Ff 甲和Ff 乙大小均与汽车速率无关 解析：本题重点考查的是匀速圆周运动中向心力的知识．根据题中的条件可知，两车在 水平面做匀速圆周运动，则地面对车的摩擦力来提供其做圆周运动的向心力，则F 向＝f ， 又有向心力的表达式F 向＝mv 2r ，因为两车的质量相同，两车运行的速率相同，因此轨道半径大的车的向心力小，即摩擦力小，A 正确． 答案：A 3 一圆筒绕其中心轴OO 1匀速转动，筒内壁上紧挨着一个物体与筒一起运动相对筒无滑动，如图2所示，物体所受向心力是（ C ） A ．物体的重力 B ．筒壁对物体的静摩擦力 C ．筒壁对物体的弹力 D ．物体所受重力与弹力的合力 4．在世界一级锦标赛中，赛车在水平路面上转弯时，常常在弯道上冲出跑道，则以下说法正确的是( ) A ．运动员未能及时转动方向盘才造成赛车冲出跑道的 B ．运动员没有及时加速才造成赛车冲出跑道的 C ．，运动员没有及时减速才造成赛车冲出跑道的 D ．由公式F ＝mω2r 可知，弯道半径越大，越容易冲出跑道 解析：赛车在水平路面上转弯时，它需要的向心力是由赛车与地面间的摩擦力提供的， 由向心力公式F ＝mv 2r 知，当v 较大时，赛车需要的向心力也较大，当摩擦力不足以提供其所需的向心力时，赛车将冲出跑道，故选项C 正确．[来源:学&科&网] 答案：C 5一小球质量为m ，用长为L 的悬绳(不可伸长，质量不计)固定于O 点，在O 点正下方L/2处钉有一颗钉子，如图所示，将悬线沿水平方向拉直无初速度释放后，当悬线碰到钉子后的瞬间( ) A ．小球线速度没有变化 B ．小球的角速度突然增大到原来的2倍 C ．小球的向心加速度突然增大到原来的2倍 D ．悬线对小球的拉力突然增大到原来的2倍 解析：在小球通过最低点的瞬间，水平方向上不受外力作用，沿 切线方向小球的加速度等于零，因而小球的线速度不会发生变化，A 正确；在线速度不变的情况下，小球的半径突然减小到原来的一半，由v ＝ωr 可知角速度 增大为原来的2倍，B 正确；由a ＝v 2/r ，可知向心加速度突然增大到原来的2倍，C 正确； 在最低点，F －mg ＝ma ，D 错误． 答案：ABC θ O P

向心力实例分析教学设计

4.3 向心力的实例分析 三维目标 一、知识与技能 1、知道如果一个力或几个力的合力的效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受 的向心力。 2、会在具体问题中分析向心力的来源。 3、引导学生应用牛顿第二定律和有关向心力知识分析实例，使学生深刻理解向心力的基础知识。 4、熟练掌握应用向心力知识分析两类圆周运动模型的步骤和方法。 二、过程与方法 1、通过对匀速圆周运动的实例分析，渗透理论联系实际的观点，提高学生的分析和解决问题的能力。 2、通过对匀速圆周运动的规律也可以在变速圆周运动中使用，渗透特殊性和一般性之间的辨证关系，提高学生的分析能力。 3、运用启发式问题探索教学方法，激发学生的求知欲和探索动机；锻炼学生观察、分析、抽象、建模的解决实际问题的方法和能力。 三、情感态度与价值观 1、通过对几个实例的分析，使学生养成仔细观察、善于发现、勤于思考的良好习惯，明确具体问题必须具体分析。 2、激发学生学习兴趣，培养学生关心周围事物的习惯。 重点难点 重点：理解做匀速圆周运动的物体受到的向心力是由某几个力的合力提供的，而不是一

种特殊的力；找出向心力的来源，理解并掌握在匀速圆周运动中合外力提供向心力，能用向心力公式解决有关圆周运动的实际问题。 难点：火车在倾斜弯道上转弯的圆周运动模型的建立；临界问题中临界条件的确定。 教学方法 讲授、分析、推理、归纳 教学用具 CAI课件 教学过程 【新课引入】：在上课之前先问一下我们班有没有溜旱冰的同学？（有），那么请问你在溜旱冰转弯是有什么感觉？你想安全或快速转弯，你将怎样滑？（引导学生）要弄清楚这些问题。这就是本节课我们要研究的问题。 【新课教学】： （一）、实例1：转弯时的向心力分析 课件模拟在平直轨道上匀速行驶的火车，提出问题： （1）、火车受几个力作用？ （2）、这几个力的关系如何？ （学生观察，画受力分析示意图） 师生互动：火车受重力、支持力、牵引力及摩檫力，其合力为零。 过渡：那火车转弯时情况会有何不同呢？ 课件模拟平弯轨道火车转弯情形，提出问题： （1）、转弯与直进有何不同？ （2）、当火车转弯时，它在水平方向做圆周运动。是什么力提供火车做圆周运动所需