生活中的圆周运动PPT.ppt

关于生活中的圆周运动PPT第1页，共36页，星期日，2025年，2月5日生活中的圆周运动第2页，共36页，星期日，2025年，2月5日F合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力(受力分析)物体做匀速圆周运动所需的力向心力公式的理解=从供需两方面研究做圆周运动的物体第3页，共36页，星期日，2025年，2月5日汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢?OmgFNFf实例研究——汽车转弯第4页，共36页，星期日，2025年，2月5日汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。OmgFNFf当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时:第5页，共36页，星期日，2025年，2月5日某司机驾车在丽龙高速出口,通过水平转盘时出了车祸。讨论其原因,交通部门有责任么?如果你是公路的设计师,请提出你的道路改进措施?转弯处的路面内低外高!GFfFN第6页，共36页，星期日，2025年，2月5日OmgFNFf由此可见:当汽车以沿圆盘转弯时,存在一个安全通过的最大速度,如果超过了这个速度,汽车将发生侧滑现象。改进措施:(1)增大圆盘半径(2)增加路面的粗糙程度(3)增加路面高度差——外高内低(4)最重要的一点:司机应该减速慢行!第7页，共36页，星期日，2025年，2月5日实例研究——火车转弯火车以半径R=300m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。OmgFNFf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:Ffmax=μmg=1.96×106N供需不平衡,如何解决?第8页，共36页，星期日，2025年，2月5日最佳设计方案火车以半径R=900m转弯,火车质量为8×105kg,速度为30m/s,火车轨距l=1.4m,要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力,轨道应该垫的高度h?(θ较小时tanθ=sinθ)FNmgFθh由力的关系得:由向心力公式得:由几何关系得:解：=0.14m第9页，共36页，星期日，2025年，2月5日研究与讨论若火车速度与设计速度不同会怎样?外侧内侧Fθ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′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FNmg离心向心供需不平衡第10页，共36页，星期日，2025年，2月5日列车速度过快,造成翻车事故第11页，共36页，星期日，2025年，2月5日1、汽车过拱桥质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径为r的拱桥,如图所示,求汽车在桥顶时对路面的压力是多大?实例研究——汽车过桥第12页，共36页，星期日，2025年，2月5日解:汽车通过桥顶时,受力如图:mgFNOr由牛顿第二定律:由牛顿第三定律:当汽车通过桥顶时的速度逐渐增大时FN和FN′会怎样变化?FfF失重第13页，共36页，星期日，2025年，2月5日地球可以看做一个巨大的拱形桥,桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况:速度大到一定程度时,地面对车的支持力为零?这时驾驶员与座椅之间的压力是多少……此时:第一宇宙速度第14页，共36页，星期日，2025年，2月5日你见过凹形桥吗?泸定桥第15页，共36页，星期日，2025年，2月5日拓展:质量为m的汽车以恒定的速率v通过半径为r的凹形桥面,如图所示,求汽车在最低点时对桥面的压力是多大?解:汽车通过底部时,受力如图:GFN由牛顿第二定律:当汽车通过桥最低点时的速度逐渐增大时FN和FN′怎样变化?由牛顿第三定律：FFf超重第16页，共36页，星期日，2025年，2月5日比较三种桥面受力的情况FN=GGFNGGFNFN第17页，共36页，星期日，2025年，2月5日飞车走壁摩托车飞车走壁,请分析受力情况,解释现象。FNmgF第18页，共36页，星期日，2025年，2月5日思考:过山车为什么在最高点也不会掉下来?过山车第19页，共36页，星期日，2025年，2月5日讨论物做近心运动①绳和内轨模型理论研究mgFNv轨道提供支持力,绳子提供拉力。第20页，共36页，星期日，2025年，2月5日v②杆儿和双轨模型能过最高