生活中的圆周运动VIP

5 7生活中的圆周运动 火车转弯问题分析 复习 2 向心力的公式 F合 F向 1 物体做匀速圆周运动的条件是什么 方向 指向圆心 实例研究 汽车转弯 问题1 汽车匀速在水平路面上转弯时 受哪几个力的作用 向心力是由谁提供 汽车匀速在水平路面上转弯时的向心力 横向摩擦力提供向心力 切向摩擦力跟牵引力平衡 匀速转弯 问题2 要想汽车在水平弯道上能够安全转弯 必须满足的条件是什么 问题3 汽车刚好能够安全转弯的速度是多少 问题4 同学们能不能给出一些增大汽车转弯安全性的建议 减速慢行 增大轮胎的摩擦力等 问题5 仔细观察下面的图片 研究工程师们设计的 公路弯道有什么特点 并思考为什么要这样设计 结论 将路面倾斜的原因是让支持力与竖直方向成一角度 这样让重力和支持力的合力提供部分向心力 减小静摩擦力的负担 火车转弯 问题1 火车车轮与铁轨的构造是怎样的 问题2 假设火车在水平弯道上匀速转弯 分析此时火车的受力情况 并找出是什么力提供火车转弯的向心力 火车受重力 支持力 向心力由外轨给轮缘的支持力提供 外轨给轮缘的支持力 问题3 实际中的铁路弯道是如何设计的 为什么要这样设计 实际铁路弯道是倾斜的 外轨高于内轨 让重力和支持力的合力提供部分向心力 火车实际受力情景 外 内 要想使轮缘与内外轨道间均无相互挤压 转弯速度应满足什么条件 FN 如果火车转弯时V V限 会有什么后果 如果火车转弯时V V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 综上所述 为保护轨道 火车转弯时的速度应尽可能控制在 左右 小结 火车在外高内低的轨道转弯时 若 ACD 练一练 如图所示 若火车按规定速率转弯时 内 外轨对车轮均无侧向压力 则火车以小于规定速率转弯时 A 仅内轨对车轮有侧压力B 仅外轨对车轮有侧压力C 内 外轨对车轮都有侧压力D 内 外轨对车轮均无侧压力 练一练 A 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 拱形桥 问题1 分析汽车过拱形桥至桥顶时的受力情况及向心力来源 汽车在最高点时受重力和支持力 向心力由重力与支持力的合力提供 问题2 汽车过拱形桥最高点时对桥面的压力的大小与自身重力的大小关系是怎样的 这是一种怎样的状态 解 汽车通过桥顶时 受力如图 O r 由牛顿第二定律 由牛顿第三定律 失重 问题3 当汽车在最高点对桥的压力为0时 汽车的速度是多大 这又是一种怎样的状态 此时人对座椅的压力是多大 从该时刻以后 汽车将做什么运动 还能沿桥面做圆周运动下桥吗 完全失重状态 人对座椅的压力也是0 人也处于完全失重状态 汽车将做平抛运动 不能沿桥面下桥了 你见过凹形桥吗 泸定桥 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 由牛顿第二定律 由牛顿第三定律 超重 失重 超重 最高点 最低点 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