高一物理向心力的实例分析

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1、向心力的实例分析一、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，选择恰当的向心力公式列方程。（4）解方程，并对结果进行必要的讨论。二、实例分析实例1：火车转弯（1）假想情况：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？a：此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。b：外轨对轮缘的弹力提供向心

2、力。c：由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损害铁轨。例1、火车转弯做圆周运动，如果外轨和内轨一样高，火车能匀速通过弯道做圆周运动，下列说法中正确的是（）　　A．火车通过弯道向心力的来源是外轨的水平弹力，所以外轨容易磨损　　B．火车通过弯道向心力的来源是内轨的水平弹力，所以内轨容易磨损　　C．火车通过弯道向心力的来源是火车的重力，所以内外轨道均不磨损　　D．以上三种说法都是错误的（2）实际的弯道转弯情况：外轨略高于内轨。转弯处要选择内外轨适当的高度差，使转弯时所需的向心力完全由重力

3、G和支持力FN来提供，这样外轨就不受轮缘的侧向挤压了。例2在高速公路转弯处.路面造的外高内低.即当车向右拐弯时.司机左侧的路面比右侧的路面要高一些.路面与水平面之间的夹角为θ.设拐弯路段是半径为R的圆弧.要使车速为v时的车轮与路面之间的横向摩擦力等于零.θ角等于A.arcsin（）B.arctg（）C.arcsin（）D.arccot（）实例2：汽车过拱桥例3汽车通过拱桥顶点的速度为时，车对桥的压力为车重的，如果汽车行驶到桥顶时对桥顶恰无压力，则汽车速度为（）A.15m/sB.20m/sC.25m/sD.30m/s实例3：轻绳连小球在竖

4、直面内的变速圆周运动例4用细绳拴着质量为m的小球，使小球在竖直平面内做圆周运动，则下列说法中，正确的是（）A.小球过最高点时，绳子中张力可以为零B.小球过最高点时的最小速度为零C.小球刚好能过最高点时的速度是D.小球过最高点时，绳子对小球的作用力可以与球所受的重力方向相反实例4：轻杆连小球在竖直面内的变速圆周运动例5用轻杆拴着质量为m的小球，使小球在竖直平面内做变速圆周运动，试讨论小球过最高点时轻杆对小球的弹力情况。4例6如图所示,小球A质量为m，固定在轻细直杆L的一端,并随杆一起绕杆的另一端O点在竖直平面内做圆周运动。如果小球经过最高

5、位置时,杆对球的作用力为拉力,拉力大小等于球的重力。求：(1)球的速度大小。（2）当小球经过最低点时速度为，杆对球的作用力大小和球的向心加速度大小。三离心运动与向心运动1.离心运动：做圆周运动的物体，在所受半径方向上的合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需要的向心力的情况下，将远离圆心运动，这种运动称为离心运动。2.做圆周运动的物体，在所受半径方向上的合外力大于物体做圆周运动所需要的向心力的情况下，将靠近圆心运动，这种运动称为向心运动。讨论：“离心”与“向心”现象的出现，是本来做圆周运动的物体，由于在某时刻或某位置其所受到的半径方向上

6、的合外力与使其维持圆周运动所需的向心力之间出现矛盾造成的：当“供”大于“需”时，将出现“向心”；“供”小于“需”时，物体将远离圆心被甩出，例如甩干机就是这个道理；而当“供”、“需”“平衡”时物体将继续做圆周运动，但要注意“供”、“需”“平衡”时物体并不是处于受力平衡状态。例7如图所示，半径为R的球壳，内壁光滑，当球壳绕竖直方向的中心轴转动时，一个小物体恰好相对静止在球壳内的P点，OP连线与竖直轴夹角为θ。试问：球壳转动的周期多大？例8如图所示，AB为竖直转轴，细绳AC和BC的结点C系一质量为m的小球，两绳能承担的最大拉力均为2mg，当A

7、C和BC均拉直时∠ABC＝90°，∠ACB＝53°，ABC能绕竖直轴AB匀速转动，而C球在水平面内做匀速圆周运动，求：（1）当质量为m的小球的线速度增大时，AC和BC哪条绳先断？（AB＝1m）（2）一条绳被拉断后，m的速率继续增加，小球的运动状态会发生什么变化？【模拟试题】1以下说法中正确的是（）A.在绝对光滑的水平冰面上，汽车可以转弯B.火车转弯速率小于规定的数值时，外轨受到的压力会增大C.飞机在空中沿半径为R的水平圆周旋转时，飞机的翅膀一定处于倾斜状态D.汽车转弯时需要的向心力是司机转动方向盘所提供的力2.质量为m的小球在竖直平面内

8、的圆形轨道的内侧运动，经过最高点而不脱离轨道的临界速度值为v，当小球以2v的速度经过最高点时，对轨道的压力是（）A.0B.mgC.3mgD.5mg43.半径为R的光滑半圆球固定在水平面上（如下图所示），顶部