4　生活中的圆周运动.pptx

【新课导入】在铁路弯道处，稍微留意一下，就能发现内、外轨道的高度略有不同。你能解释其中的原因吗？第4节生活中的圆周运动

交流讨论1.说一说火车的车轮结构如何？轨道结构如何？火车车轮有突出的轮缘外轨内轨学习任务一学习任务一火车、汽车转弯问题

FNFG火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力.外轨对轮缘的弹力F提供向心力F=F向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.怎么办?学习任务一火车、汽车转弯问题学习任务一

解析：外轨高内轨低时转弯GFnNhLθθ此为火车转弯时的设计速度rθ很小时,sinθ≈tanθ当轨道平面与水平面之间的夹角为θ时，分析火车受到哪些力，并分析这时是谁提供火车转弯的向心力？学习任务一火车、汽车转弯问题学习任务一

（1）当v=v0时：（2）当vv0时：（3）当vv0时：轮缘不受侧向压力,最安全的转弯速度轮缘受到外轨向内的挤压力,外轨易损坏。轮缘受到内轨向外的挤压力,内轨易损坏。F弹F弹铁路弯道处超速是火车脱轨和翻车的主要原因思考:(1)如果v行驶v设计,情况如何?(2)如果v行驶v设计,情况如何?学习任务一火车、汽车转弯问题学习任务一

在高速公路上汽车的转弯速度比较大，公路弯道有什么特点？外高内低mgNθ重力和支持力的合力提供向心力学习任务一火车、汽车转弯问题学习任务一

学习任务一[模型建构]如图所示为火车轨道的构造及火车转弯时的情景,设火车转弯时的运动是匀速圆周运动,观察图片并思考:(1)火车在转弯处速度为多大时,火车对轨道没有侧向作用力?(2)火车速度过大或过小,会对哪侧轨道有侧压力??[解析]速度过大会对外侧轨道有压力,速度过小会对内侧轨道有压力.

例1修铁路时,两轨间距是1435mm,某处铁路转弯的半径是300m.若规定火车通过这里的速度是72km/h.如图所示,两轨所在平面与水平面的夹角为θ,请你用学过的知识计算一下,要想使内外轨均不受轮缘的挤压,内外轨的高度差应是多大?(当角度θ很小时,可认为tanθ≈sinθ,g取10m/s2,结果保留两位有效数字)学习任务一?

例2和火车转弯类似,在高速公路的转弯处,路面通常都是外高内低.在某路段一汽车向左转弯,公路的竖直截面如图所示,图中h=0.5m,x=6m.汽车转弯时若以设计速度驶过弯道,车轮与路面之间的横向(即垂直于前进方向)摩擦力等于零,已知转弯的设计速度为10m/s,重力加速度g取10m/s2,则该路段设计的汽车转弯的半径为 ()A.120mB.10mC.12mD.6m学习任务一?A

假设火车转弯处规定行驶速度为v0,火车以不同速度v行驶时,轮缘所受侧向(沿轨道平面)压力不同.(1)当火车行驶速度v=v0时,内、外轨对轮缘均无侧向压力.(2)当火车行驶速度vv0时,外轨对轮缘有向里的侧向压力.(3)当火车行驶速度vv0时,内轨对轮缘有向外的侧向压力.学习任务一

1.如果汽车，以某一速度v通过拱形桥的最高点的时候，向心力指向哪个方向？3.桥面受到的压力与汽车重力有什么关系？超重还是失重？汽车受重力和支持力，合力提供向心力向心力竖直向下2.汽车受到哪些力的作用，什么力提供向心力？学习任务二汽车过桥问题学习任务二[科学思维]

分析：G和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：?可见汽车的速度越大对桥的压力越小。NG当时汽车对桥的压力为零。当v大于v临界时，汽车做什么运动？由于加速度a竖直向下，属失重现象。学习任务二汽车过桥问题学习任务二

思考：如图，如果汽车过凹形路面，压力和重力有什么关系？有向上的加速度超重学习任务二汽车过桥问题学习任务二

比较三种桥面受力的情况FN=GGFNGGFNFN

学习任务二汽车过桥问题学习任务二[模型建构]如图所示,一辆汽车以恒定的速率在起伏不平的路面上行进,汽车在点对路面的压力最大,在点对路面的压力最小.?CB

例3质量m=2.0×104kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面,两桥面的圆弧半径均为60m.若桥面承受的压力不得超过3.0×105N,重力加速度g取10m/s2,则:(1)汽车允许的最大速率是多少?学习任务二?

例3质量m=2.0×104kg的汽车以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面,两桥面的圆弧半径均为60m.若桥面承受的压力不得超过3.0×105N,重力加速度g取10m/s2,则