向心力的实例分析(2016年).ppt

向心力的实例分析 明溪一中 梁小芳 2016.5.18 向心力公式的理解 实例研究——火车过弯 火车以半径R= 300 m在水平轨道上转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s。铁轨与轮之间的动摩擦因数μ=0.25。 研究与讨论 1、请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道？ 实例研究——火车过弯 赛道的设计 研究与讨论 3、若火车速度与设计速度不同会怎样？ 思维拓展及应用 * * F “供需”平衡 物体做匀速圆周运动 提供物体做匀速圆周运动的合力 物体做匀速圆周运动所需的力 = 从“供” “需”两方面研究做圆周运动的物体 O mg FN Ff 设向心力由轨道指向圆心的静摩擦力提供 代入数据可得： Ff=2.4×106N 但轨道提供的静摩擦力最大值： Ff静m=μmg=1.96×106N “供需”不平衡，如何解决？ 火车车轮结构 火车水平转弯时情况分析 （内外轨道一样高） F 火车水平转弯时情况分析 （内外轨道一样高） 由铁轨弹力F提供 实际火车与轨道设计中，利用轮缘可以增加小部分的向心力；垫高外轨可增加较多的向心力。 火车受力 垂直轨道面的支持力 FN FN 火车的向心力来源 由G和FN的合力提供 h 竖直向下的重力 G G F 当外轨略高于内轨时 外侧 内侧 F θ 过大时： 外侧轨道与轮之间有弹力 过小时： 内侧轨道与轮之间有弹力 需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求。 FN` FN` 4、若火车车轮无轮缘，火车速度过大或过小时将向哪侧运动？ 过大时：火车向外侧运动 过小时：火车向内侧运动 FN mg 离心 向心 2、你观察过高速公路转弯处的路面情况吗? 高速公路转弯处也是外高内底 （并且超车道比主车道更加倾斜） 1、山区铁路弯道过多，火车能否大面积提速？ 实例应用： 转弯时通过倾斜来获得向心力。 ①外轨型（最高点和最低点） 4.竖直平面内的圆周运动 ②绳型（最高点和最低点） 向心力由重力提供，T=0， Ｌ ②杆型，圆管型 A B 在A点 (1) A O m B R 直接提出 问题 提出方案 优缺点分析 25’结束