生活中的圓周運動

1、第1頁/共22頁知識回顧1、向心力的定義：指向圓心的合外力4、向心力的來源（難點）：向心力不是真實存在的力是一種按照效果命名的力，可以由重力（引力）、彈力、摩擦力等任一種力以及這些力的合力或分力來充當 。2、向心力的大?。?222nnvFmammrmrrT3、向心力的方向：時刻指向圓心，時刻變化第2頁/共22頁思考與討論2.自行車在通過彎道時有什么特點？這樣的做目的是什么？賽場有什么特點？3.自行車做圓周運動的向心力由誰提供的？1.自行車做什么運動？第3頁/共22頁新華網北京4月28日電 記者從鐵道部獲悉，2008年4月28日4時41分，北京開往青島的T195次旅客列車運行至山東省境內膠濟鐵路

2、周村至王村間脫線，與煙臺至徐州的5034次客車相撞，死亡70人，傷416人。事故原因正在調查中記者了解到當時事故發(fā)生的背景：膠濟鐵路在村子的東北面有一個接近90度的轉彎，從轉彎處往西，中鐵二十局正在施工建設的膠濟客運專線大尚特大雙線立交橋正在進行橋墩建設。事故就發(fā)生在拐彎處。為什么火車會脫軌？第4頁/共22頁思考與討論1.火車在平直的軌道上勻速行駛時，所受的合力如何？2.軌道是彎曲，火車受力又是怎么樣的？3.火車所需的向心力由哪些力來提供？4.如何設計軌道？寫出方案并畫出設計圖？第5頁/共22頁火車車輪第6頁/共22頁NGvFF水平軌道上的轉彎C：由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產生的，且由于火

3、車質量很大，故輪緣和外軌間的相互作用力很大，易損壞鐵軌。A：此時火車車輪受三個力：重力、支持力、外軌對輪緣的彈力。B：外軌對輪緣的彈力F提供向心力。第7頁/共22頁實際軌道上的轉彎NmgF合=tanvgr由上式可知,速度是由半徑和傾角決定,火車軌道建成后,轉彎的安全速度就確定下來了. 軌對輪緣有側壓力如果實際速度太小, 軌對輪緣有側壓力F向 = v2rF合 = m g tan m想一想：如果轉彎時速度不等于規(guī)定的速度， 會發(fā)生怎樣的情況？ 如果實際速度太大,外內2vFmr向第8頁/共22頁濟南鐵路局工作人員表示，發(fā)生脫軌事故的T195特快列車最高行車速度為160公里/小時，而通常的行車速度為1

4、20-130公里/小時。但因為行車路段實行限速，則速度通常會限制在100-120公里/小時。4月28日下午6時，山東省委宣傳部和濟南鐵路局黨委宣傳部聯(lián)合召開的新聞會上，山東省委宣傳部常務副部長姜鐵軍稱，出事火車T195實際車速達131公里/小時，已經超速。第9頁/共22頁下沉式立交橋第10頁/共22頁北環(huán)花園路立交橋又現(xiàn)“飛車”昨天又有一輛汽車從橋上掉下，這已是本報報道過的今年“第七飛”記者 周廣現(xiàn) 文 杜小偉 圖本報訊 昨天下午1時許，司機王某駕車由北環(huán)往花園路拐彎時，由于速度較快，猛踩剎車時汽車翻到4米多高的立交橋下，所幸王某沒怎么受傷。這已是今年第7輛汽車從該橋上掉下。昨天下午1時30分

5、，記者趕到花園路和北環(huán)交叉口立交橋由西往南拐的位置時看到，橋上有一道6米多長的剎車痕，在4米多高的橋下綠化帶里有一輛汽車，該車四輪朝天，車頭朝西，車尾朝東，汽車前保險杠被甩出3米多外。司機王某站在車前給記者講述了事情經過，他說，他在金水區(qū)廟李鎮(zhèn)陳寨村住，下午1時許，他開車由北環(huán)往花園路去，在拐彎時，他踩了下剎車想把速度減下來，不知道怎么回事車就翻到了橋下，“當時車的時速也就是60公里左右”。所幸的是該車從立交橋上翻下時，由于汽車掉在了綠化帶里沒有造成橋下人員受傷。車翻后，是路人把車門撬開，他才從車里爬出來，不過他沒怎么受傷。 “除了車速快外，這一段立交橋上沒有護欄也是王某翻車的一個原因。”在現(xiàn)

6、場一位目擊者說。記者看到，該立交橋上由北環(huán)往花園路拐彎的東側約有40米長的地方沒有護欄，而西邊一側則有護欄。記者注意到，就在2010年8月11日，一輛救護車從該立交橋上翻下時，就有不少司機建議，在該立交橋上裝全護欄，加高加固護欄，并在立交橋上設置減速、禁止超車的提醒標志，但記者昨天在現(xiàn)場看到，這些工作至今仍沒人做。線索提供 張女士 新聞熱線 96211 “之所以發(fā)生這次事故，估計原因還是車速太快，車速越快，離心力越大，汽車被甩出去的可能就越大?！庇?2年駕齡的金先生在現(xiàn)場說。第11頁/共22頁汽車過拱形橋第12頁/共22頁對比:同一輛車以相同的速度大小V在三種橋面運動mgNmgNmgNNmgN

7、mgNmg第13頁/共22頁汽車過拱橋時對它的速度有限制嗎？mg - N = m v2r臨界狀態(tài)：mg = m V02rV0 =g r臨界速度：物體在豎直面上做圓周運動的最大速度Nmg想一想第14頁/共22頁NmgN- mg = m v2r此時，Nmg，v可以取任意值2vNmgmr第15頁/共22頁2vNmgmr2vNmgmr2vmr2vmrNmg0向上向下超重 失重第16頁/共22頁例1 鐵路轉彎處的圓弧半徑是300 m，軌距是1435 mm，規(guī)定火車通過這里的速度是72 km/h，內外軌的高度差該是多大，才能使鐵軌不受輪緣的擠壓第17頁/共22頁解析：受力分析如圖所示，作平行四邊形，根據牛頓第二定律有第18頁/共22頁 例2：一個滑雪者連同他的滑雪板質量共70kg，他滑到凹形坡底時的速度是20m/s，坡底的圓弧半徑是50m，試計算在坡底時雪地對滑雪板的支持力。（g取10 m/s2）第19頁/共22頁小結一：知識回顧二：實例分析三：方法與步驟（1）明確研究對象；（2）確定在哪個平面做圓周運動，找圓心和半徑；（3）確定研究的位置，受力分析 （4）據向心力公式列方程。第20頁/共22頁地球可以看作一個巨大的拱形橋。汽車沿南北行駛，不斷加速