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,第五章曲线运动,428胶济铁路特别重大交通事故,惨痛的交通事故,物体做圆周运动时需要什么力？谁来提供？物体需要向心力，由合力提供向心力向心力的特点方向：总是指向圆心大小：,知识回顾,F合,“供需”平衡物体做匀速圆周运动,从“供”“需”两方面研究做圆周运动的物体,F向,一般解题思路,火车转弯,若内外轨道一样高（水平弯道）,轮缘,火车车轮的构造,N,FN,G,外轨对轮缘的弹力,内轨,外轨,若内外轨道一样高（水平弯道）,向心力由外侧轨道对车轮轮缘的弹力提供。缺点：由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，铁轨容易损坏、变形，发生危险。,向心力的来源?,1、请设计一个方案，让火车既能安全通过弯道，又能减少轨道与轮缘的挤压？,思考：,在实际火车与轨道设计中，利用轮缘挤压只能增加小部分的向心力；垫高外轨可增加较多的向心力。,火车转弯时，外轨道应该适当垫高。使火车通过弯道时，受到重力与支持力的合力恰好提供向心力，此时内轨和外轨同轮缘之间,向心力完全由重力G和支持力N的合力提供,FN,外轨略高于内轨（倾斜轨道）,向心力的来源?,均无挤压。,1、轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？,F合mgtan,临界速度：,当时，,O,小组合作,内轨对轮缘产生向外的弹力。,当时，,O,外轨对轮缘产生向内的弹力。,小组合作,转弯速度过快呢？,如果你是设计师，在不改变轨道的情况下，你将采取什么措施使火车提速？,思考：,摆式列车是一种车体在转弯时可以侧向摆动的列车，摆式列车能够在普通路轨上的弯曲路段高速驶过而无需减速。,黄石长江大桥,泸定桥,汽车过桥,思考：,v,最高点,失重,超重,汽车对桥面的压力最大,凸形桥和凹形桥比较,m,v,m,如果我们以凸形桥为例的话,假如车的速度不断增大的话,车将会发生什么现象呢?,可知：v越大，FN越小,当v逐渐增大，此时FN=0，,思考与讨论,若v继续增大,，则汽车会飞出去。,合外力不足以提供汽车做圆周运动的向心力,如果把地球看成一个巨大的拱桥,会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？,这个速度也被称之为“第一宇宙速度”,这时驾驶员对座椅之间的压力是多大？,航天中的失重现象,航天中的失重现象,思考与讨论,揭开“过山车”和“水流星”之谜,水流星,过山车,G,最高点,FN,思考与讨论,“水流星”和“过山车”之谜,课堂小结,1、请同学完成总结,2
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