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《向心力２常见圆周运动现象分析》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、向心力(２)——常见圆周运动现象分析A光滑水平面上一质量m=1Kg的小球被一长L=1m的绳拴住做匀速圆周运动，ω=2rad/s，则绳中张力多大？若绳能承受的最大拉力为16N，则小球运动最大线速度是多大？1.随转盘转动的物体【例1】CM某滑块静止在粗糙的转盘上，滑块与转盘间最大静摩擦力为重力的0.8倍，滑块离转轴的距离d=2m,则转盘的最大转动角速度为多大？【例2】ω解：（1）受力示意图如图所示。（2）物体所需向心力由静摩擦力提供。根据牛顿第二定律讨论：逐渐增大转动角速度ω会出现什么现象？为什么？GNfr【例3】如图所示是一个水平
2、转盘的示意图，盘上距转轴为r处，有一质量为m的小物体随盘做匀速圆周运动。（1）若物体在转盘上无滑动，请画出小物体的受力示意图。（2）若物体和转盘之间的最大静摩擦力为fm，问圆盘转动的角速度不能超过多少物体才不会滑出？解得2.汽车转弯问题——水平路面转弯如果转弯时速度过大，所需向心力F就增大，当F大于最大静摩擦力fmax时，汽车将做离心运动而造成交通事故。因此，在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度。【讨论】为什么在公路弯道处，车辆行驶不允许超过规定的速度?汽车转弯时所需向心力由静摩擦力f提供车受重力mg及路面的弹力N的合力F
3、水平并指向圆周弯道的圆心，充当向心力，由图可知:依据牛顿第二定律有2.汽车转弯问题——倾斜路面转弯GNF3.汽车过拱桥问题NGNG当可见v↑，N↓，N=0（临界速度）支持力N和重力G的合力提供向心力vv（超重）（失重）例题３、质量为1.5×104kg的汽车,以不变的速率,先后驶过凹形路面和凸形路面,路面的曲率半径为15m,如果路面所能承受的压力不得超过2×105N,汽车允许的最大速率为多少?汽车若以此速率经过路面时,对路面的最小压力为多大?(g取10m/s2)解:当汽车驶过凹形路面时，汽车受力如图，在垂直接触面：由重力和支持力的
4、合力提供汽车做圆周运动的向心力，根据牛顿第二定律：设汽车允许的最大速率为Ｖ，当汽车对地面的压力为２×105N时，速率最大：NGv当汽车以V=7.1m/s的速度通过凸形路面时,对地面的压力为:NGv由根据牛顿第三定律,求出汽车对地面的压力为1.0×105N比较三种桥面受力的情况FN=GGFNGGFNFN思考与讨论：地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力为零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？……此时:4.荡秋千、过山车、水流星模型最低点重力G和拉力T的合力
5、F提供向心力最高点最小速度物体离开圆面做曲线运动OTmgmgTvv例题４：绳系着装有水的小木桶，在竖直平面内作圆周运动，水的质量m＝０.5kg,绳长Ｌ＝60cm，(g取10m/s2)求（１）.桶在最高点而使水不流出的最小速率（２）.水在最高点速率Ｖ＝３m/s时，水对桶底的压力解:当小木桶在最高点时,水受重力、桶底的压力，由它们的合力提供水做圆周运动的向心力，当木桶在最高点的速率最小，即向心力只由重力提供，所以：当水在最高点速率V=3m/s时，水对桶底的压力为N，桶底对水的支持力为N1由牛顿第二定律：由牛顿第三定律可得到水对桶底的
6、压力为2.5NON1mgmgN2v1v2例、长为0.6m的轻杆OA(不计质量),A端插个质量为2.0kg的物体,在竖直平面内绕O点做圆周运动,当球达到最高点的速度分别为3m/s,m/s,2m/s时,求杆对球的作用力各为多少?OA巩固应用例题、小球做圆锥摆时细绳长L，与竖直方向成θ角，求小球做匀速圆周运动的角速度ω。小球受力：竖直向下的重力G沿绳方向的拉力T小球的向心力：由T和G的合力提供解：小球做圆周运动的半径由牛顿第二定律：即：5.圆锥摆TGOFlθEMθ如图，在小球稳定转动过程中，θ=370，绳长L=2m，则小球在这样的状态
7、下转动的线速度是多大？（1）明确对象。确定它在哪个平面内做圆周运动，找到圆心和半径r。（2）受力分析。确定研究对象在某个位置所处的状态，进行受力分析，分析哪些力提供了向心力。（3）列方程。取指向圆心方向为正方向，根据向心力公式列出方程。注意：对于匀速圆周运动，F向就是物体所受的合外力F合(4）解方程。对结果进行必要的讨论。离心现象及其应用离心抛掷离心脱水离心分离离心甩干例题:离心分离器是利用离心运动分离不同密度物质的一种仪器,当它高速旋转时,密度较大的物质便会集中到容器的最外侧.试解释其中的道理?答案:离心分离器工作时支架张开高
8、速旋转,试管内各种液体便按密度大小而从外到里分层排列.所以密度大的便会集中到试管底部.讨论:但快速搅动面盆里的水使它旋转起来之后,处在水中的沙砾却是向脸盆中心集中,
