总结:物体在水平面的匀速圆周运动,从力的角度看其特点是合外力的方向一定在水平方向上,由于重力方向在竖直方向,因此物体除了重力外,至少再受到一个力,才有可能使物体产生在水平面匀速圆周运动的向心力.
思维拓展极其应用:还有哪些实例和这一模型相同?自行车转弯,高速公路上汽车转弯、特技摩托表演(视频简单演示)等等.
(二)竖直平面内的圆周运动(最高点和最低点)
( 展示图片 拱形桥 凸形桥 平直桥)通过提问,引导学生进入状态。
问题1:如果汽车在水平路面上匀速行驶或静止时,在竖直方向上受力如何? 如果汽车在拱形桥顶点静止时,桥面受到的压力如何?
问题2:如果汽车在拱形桥上,以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候,桥面受到的压力如何?
引导学生分析受力情况,并逐步求得桥面所受压力。
问题3:根据上式,结合前面的问题你能得出什么结论?
A.汽车对桥面的压力小于汽车的重力mg;
B.汽车行驶的速度越大,汽车对桥面的压力越小。
问题4:试分析如果汽车的速度不断增大,会有什么现象发生呢?
当速度不断增大的时候,压力会不断减小,当达到某一速度时,汽车对桥面完全没有压力,汽车"飘离"桥面。
问题5:如果汽车的速度比临界更大呢?汽车会怎么运动?
汽车以大于或等于临界的速度驶过拱形桥的最高点时,汽车与桥面的相互作用力为零,汽车只受重力,又具有水平方向的速度的,因此汽车将做平抛运动。
问题7:如果是凹形桥,汽车行驶在最低点时,桥面受到的压力如何?
问题8:前面我们曾经学习过超重和失重现象,那么试利用"超、失重"的观点定性分析汽车在拱形桥最高点,凹形桥的最低点分别处于哪种状态?
总结:物体在竖直面的圆周运动,要求掌握的是在最高点和最低点的情况,从力的角度看:在最低点,物体除了重力外,还必须受到一个竖直向上的压力.在最高点,重力可以提供同心力,即 mg=m, =
是最高点的临界速度(可以是最大值,也可以是最小值),根据在最高点接触物体的特点,可能再提供竖直向上的力,也可能再提供竖直向下的力,要具体情况具体分析。
例:一辆满载的卡车在起伏的公路上匀速行驶,如图所示,由于轮胎过热,容易爆胎。暴胎可能性最大的地段是( )
(三)课堂小结
请同学来完成,教师进行适当补充