5．7生活中的圆周运动（共23张ppt）

(共23张PPT)
转弯问题
过桥问题
离心问题
一、汽车转弯
提供向心力
受力分析
Ff
Ff
Fn＝mv2 / r
思考：


火车转弯时是在做圆周运动，那么是什么力提供向心力？
二、火车转弯
车轮介绍
G
N
外轨对轮缘的弹力提供向心力
.
F
火车水平转弯时情况分析：由外侧轨道对车轮轮缘的挤压力F提供向心力F
由上图知:
①此时火车车轮受三个力：重力、支持力、外轨对轮缘的弹力。
②外轨对轮缘的弹力提供向心力。
③由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的，且由于火车质量很大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大，易损害铁轨。
【最佳方案】
外轨略高于内轨
铁路的弯道
生活中的圆周运动
◆圆周运动(Circular motion)
(2) 外轨高内轨低时转弯
此为火车转弯时的设计速度
思考:
(1)如果v行驶>v设计,情况如何?
(2)如果v行驶θ很小时,sinθ≈tanθ
背景问题1、火车转弯：
当v=v0时：
当v>v0时：
当v轮缘不受侧向压力,最安全的转弯速度
轮缘受到外轨向内的挤压力, 外轨易损坏。
轮缘受到内轨向外的挤压力, 内轨易损坏。
背景问题1、火车转弯：
铁路弯道处超速是火车脱轨和翻车的主要原因
【物理与生活】
2008年4月18日，我国铁路进行了第六次大提速，时速将达200公里以上，这必将为我国经济腾飞注入新的活力。假设你是一位从事铁路设计的工程师，你认为火车提速有必要对铁路拐弯处进行改造吗？应如何改造？
增大h
赛道的设计——外高内低
飞车走壁
F
F合
G
G
F
F合
飞机转弯
鸟飞行转弯
公路上的拱形桥是常见的，汽车过桥时，也可以看做圆周运动。那么是什么力提供汽车的向心力呢？
思考：
拱形桥
三、过桥问题
1.求汽车以速度v过半径为r 的拱桥最高点时对拱桥的压力？
【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：
可见汽车的速度越大对桥的压力越小。
当 时汽车对桥的压力为零。（临界速度）
当ｖ大于ｖ临界时，汽车做什么运动？
飞离桥面做平抛运动！
由于加速度ａ竖直向下，属失重现象。
m
2.求汽车过凹形路段最低点时对路面的压力？
【解】G和N的合力提供汽车做圆周运动的向心力，由牛顿第二定律得：
可见汽车的速度V越大，对桥的压力越大。
由于加速度ａ的方向竖直向上，属超重现象。
m
生活中的圆周运动
◆圆周运动(Circular motion)
汽车过桥问题小结
实验验证
eg1.一辆卡车在丘陵地匀速行驶,地形如图所示,由于轮胎太旧,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段应是( )
A. a处 ?B. b处 ? C. c处 ?? D. d处
生活中的圆周运动
◆圆周运动(Circular motion)
D
可能飞离路面的地段应是？
当堂练习
如图6．8—7所示，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的顶点时，关于汽车的受力及汽车对桥面的压力情况，以下说法正确的是 ( )

A.在竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的支持力和向心力
B.在竖直方向汽车只受两个力：重力和桥面的支持力
C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力
D．汽车对桥面的压力大于汽车的重力
BC
*
*
思考与讨论
　　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，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？……
思考与讨论
当 　时,座舱对他的支持力FN=0,航天员处于完全失重状态?
在绕地球做匀速圆周运动的宇宙飞船中的宇航员,除了地球引力外,还可能受到飞船座舱对他的支持力FN。
其实对于任何一个按惯性飞行(只受重力作用)的飞行器或容器,其中的所有物体都处于完全失重状态。
若在近轨道绕地球做匀速圆周运动: