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物理:2.3《匀速圆周运动的案例分析》学案(沪科版必修2)

资料类别学案

学案导学 

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教材版本沪科版

使用学科物理

使用年级高一

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更新时间2009-6-26

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基本信息

匀速圆周运动的案例分析   学案

【基础知识精讲】

1.向心力的来源

向心力并不是一种特殊的、另外的力,它可以由一个力或几个力的合力来提供.在解决圆周运动有关问题时,分析向心力的来源是非常重要的,以下是几类典型情况.

1)水平面的圆周运动

①汽车转弯

汽车在水平的圆弧路面上的做匀速圆周运动时(如图6-1甲所示),是什么力作为向心力的呢?如果不考虑汽车翻转的情况,我们可以把汽车视为质点.汽车在竖直方向受到的重力和支持力大小相等、方向相反,是一对平衡力;如果不考虑汽车行驶时受到的阻力,则汽车所受的地面对它的摩擦力就是向心力,如图6-1乙所示.如果考虑汽车行驶时受到的阻力Ff,则静摩擦力沿圆周切线方向的分Ft(通常叫做牵引力)与阻力Ff平衡,而静摩擦力指向圆心的分力Fn就是向心力,如下图丙所示,这时静摩擦力指向圆心的分力Fn也就是汽车所受的合力.

②火车转弯

火车转弯时,是什么力作为向心力呢?如果转弯处内外轨一样高,外侧车轮的轮缘挤压外轨,使外轨发生弹性形变,外轨对轮缘的弹力F就是使火车转弯的向心力(如下左图所示).设转弯半径为r,火车质量为m,转弯时速率为v,则,F=m.由于火车质量很大,靠这种办法得到向心力,轮缘与外轨间的相互作用力要很大,铁轨容易受到损坏.

 

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