57 生活中的圆周运动2011314.pptVIP

* 生活中的圆周运动 7 生活中的圆周运动 外轨 外轮 内轮 内轨 一、铁路的弯道 一、铁路的弯道 F F 由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损坏铁轨。 1、内外轨道一样高时 外轨对轮缘的弹力F提供向心力。 外轨 内轨 思考:怎样才能使轮缘跟铁轨不相互挤压，又能产生使火车转弯所需的向心力呢? 外轨 内轨 FN 一、铁路的弯道 F合 G 2、外轨高于内轨时 重力G和支持力FN的合力F合提供一部分向心力。 如果外轨超出内轨的高度适当，可以使重力G与支持力FN的合力F合刚好等于火车转弯所需要的向心力。这时，与轮缘不相互挤压。 例1、铁路转弯处的圆弧半径是200m，规定火车通过这里的速度是72km/h，轨道面与水平面之间的夹角应该为多大才能使轨道不受轮缘的挤压？ 解：火车在转弯时所需的向心力由火车所受的重力和轨道对火车支持力的合力提供，如图所示： G FN α F合 α 例1、铁路转弯处的圆弧半径是200m，规定火车通过这里的速度是72km/h，轨道面与水平面之间的夹角应该为多大才能使轨道不受轮缘的挤压？ 保持内外轨的这个高度差，如果车的速度大于或小于72km/h，会分别发生什么现象？说明理由。 解：如果车的速度大于72km/h火车在转弯时所需的向心力大于重力和支持力的合力，火车将挤压外轨，外轨的弹力、重力和支持力的合力提供向心力。 G FN α F外 例1、铁路转弯处的圆弧半径是200m，规定火车通过这里的速度是72km/h，轨道面与水平面之间的夹角应该为多大才能使轨道不受轮缘的挤压？ 保持内外轨的这个高度差，如果车的速度大于或小于72km/h，会分别发生什么现象？说明理由。 解：如果车的速度小于72km/h火车在转弯时所需的向心力小于重力和支持力的合力，火车将挤压内轨，内轨的弹力、重力和支持力的合力提供向心力。 G FN α F内 例2、一辆汽车m=2.0×103kg在水平公路上行驶，经过半径r=50m的弯道时，如果车速度v=72km/h，这辆汽车会不会发生事故？已知轮胎与路面间的最大静摩擦力fm= 0.9×104N。 解：这辆汽车经过弯路时所需向心力 据题意，最大静摩擦力只为0.9×104N，所以汽车会发生事故。 f 例2、一辆汽车m=2.0×103kg在水平公路上行驶，经过半径r=50m的弯道时，已知轮胎与路面间的最大静摩擦力fm= 0.9×104N，求这辆汽车安全通过弯道的最大速度？ 解：这辆汽车经过弯路时路面所能提供的最大向心力 二、拱形桥 二、拱形桥 汽车过拱形桥时的运动也可看做圆周运动。 质量为m的汽车在拱形桥上以速度v前进，若桥面的圆弧半径为R时，汽车通过桥的最高点时对桥的压力？ G FN 当汽车的速度不断增大时，会发生什么现象？ 注意：汽车过拱型桥的速度不宜过大,否则FN将消失,汽车将飞离桥面。 你见过凹形的桥吗？ 泸定桥 二、拱形桥 汽车过拱形桥时的运动也可看做圆周运动。 质量为m的汽车在凹形桥上以速度v前进，若桥面的圆弧半径为R时，汽车通过桥的最低点时对桥的压力？ G FN 比较汽车以相同的速度大小通过拱形桥的最高点和凹形桥的最低点时对桥的压力？ 注意：汽车过凹形桥的速度不宜过大,否则FN’过大,汽车可能压坏凹型桥或者爆胎。 拱型桥： 凹型桥： 无论过拱型桥还是凹型桥，都应当减速行驶。 mg FN 根据牛顿第二定律： P28思考与讨论 三、航天器中的失重现象 G FN 航天员处于失重状态 航天员处于完全失重状态 当 时 0 = N F 问题1：物体做圆周运动，向心力的作用是什么？ 问题2：如果向心力突然消失，会出现什么现象？ 问题3：如果向心力突然变小，会出现什么现象？ 如果突然变大呢？ F=0 Fmr?2 F=mr?2 F F F=0 Fmr?2 F=mr?2 F F 供 提供物体做圆周运动的力 需 物体做圆周运动所需的力 匀速圆周运动 离心运动 向心运动 向心、圆周、离心运动 “供”“需”是否平衡决定物体做何种运动 四、 离心现象 做匀速圆周运动的物体, 在一定条件下, 做逐渐远离圆心的运动, 这种运动叫做离心运动。 水滴的离心运动 物体做离心运动的条件 (1)做匀速圆周运动的物体，合外力突然消失时，物体就沿切线方向飞去，物体做离心运动。 (2)做匀速圆周运动的物体，在合外力不足以提供物体做圆周运动的向心力时，物体也会远离圆心做离心运动。 实例1. 离心干燥器 离心运动的应用 * 生活中的圆周运动