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文档简介
5.7 生活中的圆周运动,-火车转弯问题分析,复习:,1、向心力的公式?,F合=F向,3、向心力是否像重力、弹力、摩擦力一样是一种新的性质力吗?,2、物体做匀速圆周运动的条件是什么?,引入:,问题1:水平道路上,自行车转弯时,身体为什么向内倾斜?,mg,FN,问题2:高速公路等规定转弯路段,为什么修成内低外高呢?,视频1,问题3:火车转弯时,如何实现与汽车和自行车相同的效果呢?,视频2,FN,详细分析火车转弯问题:,问题4:假设火车匀速率转弯,它的轨道平面在什么位置? 圆心在哪里?半径如何确定?(请同学们一起画出草图),内低,外高,问题5:火车受那些力?现在能求出合力吗?,FN,mg,问题6:火车的向心力指向哪里?,问题7:火车的合力与向心力有怎样的关系?,FN,mg,F合=F向,问题8:那么如何用做图法,画出火车的合力?(请同学们一起画出草图),FN,mg,问题9:通过图解,如何用相关的物理量来表示F合?,问题10:在这里,向心力用哪一个表达式?,请同学们自己列出火车转弯的向心力方程。,mg tan=,m,FN,mg,mg tan=,m,问题11:根据日常观察,火车的车轮和轨道与汽车、自行车有什么不同?,火车车轮的结构特点:,视频3,转弯时,路基水平的情况:,FN,mg,mg tan=,m,火车速度与受力的关系:,火车实际受力情景:,当很小时:tan sin,只受重力和支持力,两侧均不受挤压,安全,限定的安全速度,问题14:如果火车转弯时VV限,会有什么后果?,全体讨论:,火车弯道车速过大发生侧翻事故,全体讨论: 问题15:如果火车转弯时V V限,会有什么后果?,内轨受压磨损,内轨对内轮缘有弹力,2、当VV限时,外轨对外轮缘有弹力,1、当VV限时,离心趋势,近心趋势,总结:,外轨受压磨损,规定路段,限定速度! -对司机的要求,解:,=0.14m,例题:火车以半径r=900m转弯,火车质量为m=8105kg ,速度为v=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,外轨道应该垫的高度h=? (较小时tan sin g=10m/s2),练习1: 火车转弯做圆周运动,如果外轨和内轨一样高,火车能匀速通过弯道做圆周运动,下列说法中正确的是( ) A.火车通过弯道向心力的来源是外轨的水平弹力,所以外轨容易磨损 B.火车通过弯道向心力的来源是内轨的水平弹力,所以内轨容易磨损 C.火车通过弯道向心力的来源是火车的重力,所以内外轨道均不磨损 D.以上三种说法都是错误的,A,把一个小球放在漏斗中,晃动漏斗,可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动。,练习2:拓展-类圆锥摆,已知条件: m=0.5Kg,圆周半径r=0.3m, =370,求小球运动的线速v=?(g=10m/s2),把一个小球放在漏斗中,晃动漏斗,可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动。,练习2:拓展-类圆锥摆,已知条件: m=0.5Kg,圆周半径r=0.3m, =370,求小球运动的线速v=?(g=10m/s2),把一个小球放在漏斗中,晃动漏斗,可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面内做匀速圆周运动。,练习2:拓展-类圆锥摆,已知条件: m=0.5Kg,圆周半径r=0.3m, =370,求小球运动的线速v=?(g=10m/s2),解:小球受力如图:,带入数据,得: V=2m/s,此位置的限定速度!,mg/ tan =,小结:,1、火车铁轨、车轮结构特点 2、铁
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