2018-2019学年鲁科版必修2 第四章第3节 向心力的实例分析 学案
2018-2019学年鲁科版必修2 第四章第3节 向心力的实例分析 学案第3页

  B.较长的绳所系小球的周期较大

  C.两球的向心力与半径成正比

  D.两绳张力与绳长成正比

  分析 设小球作圆锥摆运动时,摆长为L,摆角为θ,小球受到拉力为T0与重力mg的作用,由于加速度a水平向右,拉力T0与重力mg的合力ma的示意图如下图所示,由图可知mgtgθ=ma

因 a=ω2R=Lsinθ得T=2π,

Lcosθ为旋转平面到悬点的高度,容易看出两球周期相同

T0sinθ=mLsinθ T0= L

一定,T0∝L F向= r,F向∝r故正确选项为A、C、D

  例2 质量为m的汽车,以速度V通过半径R的凸形桥最高点时对桥的压力为 ,当速度V′= 时对桥的压力为零,以速度V通过半径为R凹型最低点时对桥的压力为 .

  分析 汽车以速率V作匀速圆周运动通过最高点时,牵引力与摩擦力相平衡,汽车在竖直方向的受力情况如下图所示.

  汽车在凸桥的最高点时,加速度方向向下,大小为a=v2/R,由F=ma

  mg-N1=mv2/R

  所以,汽车对桥的压力

  N1′=N1=mg-mv2/R

  当N1′=N1=0时,v′=.

  汽车在凹桥的最低点时,竖直方向的受力如下图所示,此时汽车的加速度方向向上,同理可得,N2′=N2=mg+mv2/R.

  小结 由分析可以看出,圆周运动中的动力学问题只是牛顿第二定律的应用中的一个特例,与直线运动中动力学的解题思路,分析方法完全相同,需要注意的是其加速度a=v2/R或a=ω2R方向指向圆心.

例3 在水平转台上放一个质量为M的木块,静摩擦因数为μ,转台以角速度ω匀速转动时,细绳一端系住木块M,另一端通过转台中心的小孔悬一