6-4 生活中的圆周运动 1-车辆的转弯问题分析 课件 （18张PPT）

车辆的转弯问题分析
学习目标：
1．能对火车拐弯及汽车拐弯问题模型进行受力分析，求解向心力及对应的运动状态；
2.能根据模型对实际生活中的火车、汽车问题进行求解；
火车是如何拐弯的
倾斜转弯的摩托车
生活中与圆周运动有关的现象
倾斜的公路
倾斜的赛道
倾斜过弯的火车
倾斜过弯的摩托车
实例分析
不管是火车过弯、摩托车压弯还是汽车转弯，都可以看做是在做圆周运动，都需要向心力。依靠轨道产生的支持力或轮胎对地面的摩擦力来提供向心力对交通工具本身会有较高的要求，合理设计道路能够降低对交通工具本身的要求。
火车拐弯问题
(1)火车在弯道上的运动特点
火车在弯道上运动时实际上是在水平面内做圆周运动，由于其质量巨大，需要很大的向心力．
汽车拐弯问题
汽车拐弯问题
例题讲解
【例1】(2020·山东菏泽高一检测)有一列重为100 t的火车，以72 km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400 m．(g取10 m/s2)
(1)试计算铁轨受到的侧压力大小；
(2)若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的正切值．
[答案]　(1)1×105 N　(2)0.1
例题讲解
例题讲解
【例2】(多选)公路急转弯处通常是交通事故多发地带．如图，某公路急转弯处是一圆弧，当汽车行驶的速率为vc时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势．则在该弯道处( 　　)
A．路面外侧高内侧低
B．车速只要低于vc，车辆便会向内侧滑动
C．车速高于vc，只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动
D．当路面结冰时，与未结冰时相比，vc的值变小
AC
例题讲解
[解析]　汽车以速率vc转弯，需要指向内侧的向心力，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，说明此处公路内侧较低外侧较高，A正确．
车速只要低于vc，车辆便有向内侧滑动的趋势，但不一定向内侧滑动，B错误．
车速高于vc，由于车轮与地面间有摩擦力，只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动，C正确．
根据题述，汽车以速率vc转弯，需要指向内侧的向心力，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，没有受到摩擦力，所以当路面结冰时，与未结冰时相比，转弯时vc的值不变，D错误．
随堂练习
1、如图所示，质量相等的汽车甲和汽车乙，以相等的速率沿同一水平弯道做匀速圆周运动，汽车甲在汽车乙的外侧，两车沿半径方向受到的摩擦力分别为f甲和f乙．以下说法正确的是(　　)
A．f甲小于f乙
B．f甲等于f乙
C．f甲大于f乙
D．f甲和f乙的大小均与汽车速率无关
A
随堂练习
2、(多选)铁路转弯处的弯道半径r是根据地形决定的．弯道处要求外轨比内轨高，其内外轨高度差h的设计不仅与r有关，还与火车在弯道上的行驶速率v有关．下列说法正确的是(　　)
A．v一定时，r越小则要求h越大
B．v一定时，r越大则要求h越大
C．r一定时，v越小则要求h越大
D．r一定时，v越大则要求h越大
AD
随堂练习
3、(多选)火车在铁轨上转弯可以看作是做匀速圆周运动，火车速度提高易使外轨受损．为解决火车高速转弯时使外轨受损这一难题，你认为理论上可行的措施是( 　　)
A．减小弯道半径
B．增大弯道半径
C．适当减小内外轨道的高度差
D．适当增加内外轨道的高度差
BD
随堂练习
4、(火车转弯问题)当火车以速率v通过某弯道时，内、外轨道均不受侧向压力作用，此速率称为安全速率．下列说法正确的是(　 　)
A．弯道半径R＝
B．若火车以大于v的速率通过该弯道时，则外轨将受到侧向压力作用
C．若火车以小于v的速率通过该弯道时，则外轨将受到侧向压力作用
D．当火车质量改变时，安全速率也将改变
B
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