3. 圆周运动的实例分析
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学 习 目 标
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知 识 脉 络(教师用书独具)
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1.知道向心力可以由一个力或几个力的合力提供，会分析具体问题中的向心力来源．(难点)
2.能用匀速圆周运动规律分析、处理生产和生活中的实例．(重点、难点)
3.了解什么是离心运动，知道物体做离心运动的条件.
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一、汽车过拱形桥
1．向心力来源：重力和桥面的支持力的合力提供向心力．
2．动力学关系
(1)如图甲所示，汽车在凸形桥的最高点时，满足的关系为mg－N＝，N＝mg－m，由牛顿第三定律可知汽车对桥面的压力大小等于支持力，因此汽车在凸形桥上运动时，对桥的压力小于重力．当v＝时，其压力为零．
甲 乙
(2)如图乙所示，汽车经过凹形桥的最低点时，满足的关系为N－mg＝，N＝mg＋m，汽车对桥的压力大小N′＝N.汽车过凹形桥时，对桥的压力大于重力．
二、“旋转秋千”
“旋转秋千”运动可简化为圆锥摆模型，如图所示．
1．向心力来源：重力和悬线的拉力的合力提供．
2．动力学关系
mgtan_α＝mω2r，又r＝lsin_α，则ω＝，周期T＝2π
所以cos α＝，由此可知，α与角速度ω和绳长l有关，在绳长l确定的情况下，角速度ω越大，α越大．
三、火车转弯
1．火车在弯道上的运动特点
火车车轮上突出的轮缘在铁轨上起到限定方向的作用，如果火车在水平路基上转弯，外侧对轮缘的弹力就是火车转弯的向心力，轮缘与外轨间的作用力很大，铁轨与轮缘极易受损，故实际在转弯处，火车的外轨略高于内轨．
2．向心力的来源
根据轨道半径和规定的行驶速度适当选择内外轨的高度差，使转弯时所需的向心力几乎完全由重力和支持力的合力来提供．
四、离心运动
1．定义：物体沿圆周运动的切线方向飞出或远离圆心的运动．
2．原因：合外力提供的向心力消失或不足．
3．离心机械：利用离心运动的机械．
4．应用：脱水筒、离心机．
