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8生活中的圆周运动 一 水平面的圆周运动 知识回顾 物体做圆周运动时 受力有何共同点物体要受到指向圆心的向心力向心力的特点方向 总是指向圆心大小 分析做圆周运动的物体受力情况 提供向心力 受力分析 ff fn mg f 供需 平衡物体做匀速圆周运动 向心力公式的理解 从 供 需 两方面研究做圆周运动的物体 观看影片 注意观察 赛车易发事故点在什么地方 水平弯道和凸形路面 本节课内容 水平面内的圆周运动竖直面内的圆周运动 仅限最高点和最底点 水平面内的圆周运动 火车转弯为例 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 车轮介绍 车轮介绍 实例研究1 火车过弯 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 0 25 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 mg 1 96 106n 供需 不平衡 如何解决 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 实际火车与轨道设计中 利用轮缘可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 火车的向心力来源 由g和fn的合力提供 h 实例研究1 火车过弯 当外轨略高于内轨时 赛道的设计 fn h f l 如图所示 已知h l 转弯半径r 车轮对内外轨都无压力 质量为m的火车运行的速率应该多大 火车拐弯应以规定速度行驶 例题 研究与讨论 3 若火车速度与设计速度不同会怎样 外侧 内侧 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 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 思维拓展及应用 3 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 2 赛车影片中 若减少水平弯道处事故 你怎样设计转弯处的路面 向心 圆周 离心运动 供 需 是否平衡决定物体做何种运动 供 提供物体做圆周运动的力 需 物体做匀速圆周运动所需的力 f f f 列车速度过快 造成翻车事故 研究圆周运动的要点 从 供 需 两方面来进行研究 供 分析物体受力 求沿半径方向的合外力 需 确定物体轨道 定圆心 找半径 用公式 求出所需向心力 供 需 平衡做圆周运动 练习1电影片断中的问题 在 头文字d 中 周杰伦饰演的角色是如何超过前面的赛车 请用今天所学的知识解释 练习2飞车走壁 摩托车飞车走壁 请分析受力情况 解释现象 练习3 求路面与水平面的夹角 练习4 最佳方案 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
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