又因支持力与汽车对桥的压力是一对作用力与反作用力,所以F压= G-mv2/r
(1) 当v = 时,F = 0
(2) 当0 ≤ v < 时 , 0 < F ≤ mg
(3) 当 v > 时, 汽车将脱离桥面,发生危险。
小结:上述过程中汽车虽然不是做匀速圆周运动,但我们仍然使用了匀速圆周运动的公式。原因是向心力和向心加速度的关系是一种瞬时对应关系,即使是变速圆周运动,在某一瞬时,牛顿第二定律同样成立,因此,向心力公式照样适用。
(四)、竖直平面内的圆周运动
过渡:教师演示"水流星"提出问题
提问:最高点水的受力情况?向心力是什么?
提问:最低点水的受力情况?向心力是什么?
提问:速度最小是多少时才能保证水不流出?
学生讨论:最高点、最低点整体的受力情况。
师生互动:在竖直平面内圆周运动能经过最高点的临界条件:
1、用绳系水桶沿圆周运动,桶内的水恰能经过最高点时,满
足弹力F=0,重力提供向心力 mg=mv2/r 得临界速度v0=
当水桶速度v≥v0时才能经过最高点
2、如果是用杆固定小球使球绕杆另一端做圆周运动经最高点时,由于
所受重力可以由杆给它的向上的支持力平衡,由mg-F=mv2/r=0得临界速度v0=0
当小球速度v≥0时,就可经过最高点。
3、小球在圆轨道外侧经最高点时,mg-F=mv2/r 当F=0时得临界速度 v0=
当小球速度 v≤v0 时才能沿圆轨道外侧经过最高点。
(五)、归纳匀速圆周运动应用问题的解题步骤
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,找出向心方向的合外力,根据向心力公式列方程。
4、解方程,对结果进行必要的讨论。
(六)、课堂讨论
1、 教材【思考与讨论】"
2、课本P97练习六(1)、(2)
(七)、课堂小结
1、用向心力公式求解有关问题时的解题步骤如何?
2、火车转弯时,向心力由什么力提供?
3、汽车通过凹形或凸形拱桥时对桥的压力与重力的关系如何?
(八)、布置作业