火車(chē)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題分析課件

1、5.7 5.7 生活中的圓周運(yùn)動(dòng)生活中的圓周運(yùn)動(dòng) -復(fù)習(xí)：復(fù)習(xí)：1、向心力的公式？F合=F向3、向心力是否像重力、彈力、摩擦力一樣是一種新的性質(zhì)力嗎？2、物體做勻速圓周運(yùn)動(dòng)的條件是什么？引入：引入：?jiǎn)栴}問(wèn)題1 1：水平道路上，自行車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，身體為什么向內(nèi)傾斜？mgFN問(wèn)題問(wèn)題2 2：高速公路等規(guī)定轉(zhuǎn)彎路段，為什么修成內(nèi)低外高呢？視頻1問(wèn)題問(wèn)題3 3：火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)，如何實(shí)現(xiàn)與汽車(chē)和自行車(chē)相同的效果呢?視頻2FN詳細(xì)分析火車(chē)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題：詳細(xì)分析火車(chē)轉(zhuǎn)彎問(wèn)題：?jiǎn)栴}問(wèn)題4 4：假設(shè)火車(chē)勻速率轉(zhuǎn)彎，它的軌道平面在什么位置？ 圓心在哪里？半徑如何確定？（請(qǐng)同學(xué)們一起畫(huà)出草圖）水平面內(nèi)低外高問(wèn)題問(wèn)題5 5：火車(chē)

2、受那些力？現(xiàn)在能求出合力嗎？FNmg問(wèn)題問(wèn)題6 6：火車(chē)的向心力指向哪里？問(wèn)題問(wèn)題7 7：火車(chē)的合力與向心力有怎樣的關(guān)系？FNmgF合=F向問(wèn)題問(wèn)題8 8：那么如何用做圖法，畫(huà)出火車(chē)的合力？（請(qǐng)同學(xué)們一起畫(huà)出草圖）FNmg問(wèn)題問(wèn)題9 9：通過(guò)圖解，如何用相關(guān)的物理量來(lái)表示F合？FNmgmg tanFN sin或或F合=F合=問(wèn)題問(wèn)題1010：在這里，向心力用哪一個(gè)表達(dá)式？請(qǐng)同學(xué)們自己列出火車(chē)轉(zhuǎn)彎的向心力方程。請(qǐng)同學(xué)們自己列出火車(chē)轉(zhuǎn)彎的向心力方程。mg tan=RV2 m V= Rg tanFNmgmg tan=RV2 m V= Rg tan問(wèn)題問(wèn)題1111：根據(jù)日常觀察，火車(chē)的車(chē)輪和軌道與汽車(chē)

3、、自行車(chē)有什么不同？火車(chē)車(chē)輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：火車(chē)車(chē)輪的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)： 視頻3GFNF轉(zhuǎn)彎時(shí)，路基水平的情況：FNmgmg tan=RV2 m V= Rg tan火車(chē)速度與受力的關(guān)系：火車(chē)速度與受力的關(guān)系：FNFnLhmg火車(chē)實(shí)際受力情景：火車(chē)實(shí)際受力情景：V= gR tan當(dāng)當(dāng)很小時(shí)：很小時(shí)：tan sinLgRhV 只受重力和支持力只受重力和支持力兩側(cè)均不受擠壓兩側(cè)均不受擠壓安全安全LgRhV限限限定的安全速度問(wèn)題問(wèn)題1414：如果火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)VV限，會(huì)有什么后果？FnLhmgFN全體討論：全體討論：LgRhV限限火車(chē)彎道車(chē)速過(guò)大發(fā)生側(cè)翻事故火車(chē)彎道車(chē)速過(guò)大發(fā)生側(cè)翻事故全體討論：全體討論：?jiǎn)栴}問(wèn)題15

4、15：如果火車(chē)轉(zhuǎn)彎時(shí)V V限，會(huì)有什么后果？LgRhV限限FnLhmgFN內(nèi)軌受內(nèi)軌受壓磨損壓磨損內(nèi)軌內(nèi)軌對(duì)內(nèi)輪對(duì)內(nèi)輪緣有彈力緣有彈力2 2、當(dāng)、當(dāng)V VV V限限時(shí)時(shí)外軌外軌對(duì)外輪對(duì)外輪緣有彈力緣有彈力1 1、當(dāng)、當(dāng)V VV V限限時(shí)時(shí)離心趨勢(shì)離心趨勢(shì)近心趨勢(shì)近心趨勢(shì)總結(jié)：總結(jié)：外軌受外軌受壓磨損壓磨損 規(guī)定路段，限定速度！規(guī)定路段，限定速度！ - -對(duì)司機(jī)的要求對(duì)司機(jī)的要求LgRhV限限Lh解：解：2lvhrg=0.14m例題：例題：火車(chē)以半徑火車(chē)以半徑r=r=900m900m轉(zhuǎn)彎，火車(chē)質(zhì)量為轉(zhuǎn)彎，火車(chē)質(zhì)量為m=8m=810105 5kg kg ，速，速度為度為v=v=30m/s30m/s

5、，火車(chē)軌距火車(chē)軌距L L =1.4m=1.4m，要使火車(chē)通過(guò)彎道時(shí)僅受，要使火車(chē)通過(guò)彎道時(shí)僅受重力與軌道的支持力，外軌道應(yīng)該墊的高度重力與軌道的支持力，外軌道應(yīng)該墊的高度h=h=？ ( ( 較小時(shí)較小時(shí)tantan sin sin g=10m/s g=10m/s2 2) )FNmgFF=mg tan = m rV2當(dāng)當(dāng)很小時(shí)：很小時(shí)：tan sin =hLLgRhV限限練習(xí)練習(xí)1 1: : 火車(chē)轉(zhuǎn)彎做圓周運(yùn)動(dòng)，如果外軌和內(nèi)軌一樣高，火車(chē)火車(chē)轉(zhuǎn)彎做圓周運(yùn)動(dòng)，如果外軌和內(nèi)軌一樣高，火車(chē)能勻速通過(guò)彎道做圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是（能勻速通過(guò)彎道做圓周運(yùn)動(dòng)，下列說(shuō)法中正確的是（ ) )A.A.火車(chē)通

6、過(guò)彎道向心力的來(lái)源是外軌的水平彈力，所以外火車(chē)通過(guò)彎道向心力的來(lái)源是外軌的水平彈力，所以外軌容易磨損軌容易磨損B.B.火車(chē)通過(guò)彎道向心力的來(lái)源是內(nèi)軌的水平彈力，所以?xún)?nèi)火車(chē)通過(guò)彎道向心力的來(lái)源是內(nèi)軌的水平彈力，所以?xún)?nèi)軌容易磨損軌容易磨損C.C.火車(chē)通過(guò)彎道向心力的來(lái)源是火車(chē)的重力，所以?xún)?nèi)外軌火車(chē)通過(guò)彎道向心力的來(lái)源是火車(chē)的重力，所以?xún)?nèi)外軌道均不磨損道均不磨損D.D.以上三種說(shuō)法都是錯(cuò)誤的以上三種說(shuō)法都是錯(cuò)誤的A把一個(gè)小球放在漏斗中，晃動(dòng)漏斗，可以使小球沿光把一個(gè)小球放在漏斗中，晃動(dòng)漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。滑的漏斗壁在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。練習(xí)練習(xí)2 2：

7、拓展：拓展-類(lèi)圓錐擺類(lèi)圓錐擺已知條件：已知條件： m=0.5Kg,m=0.5Kg,圓周半徑圓周半徑r=0.3m, =37r=0.3m, =370 0，求小球運(yùn)動(dòng)的，求小球運(yùn)動(dòng)的線速線速v=?(g=10m/s2)v=?(g=10m/s2)把一個(gè)小球放在漏斗中，晃動(dòng)漏斗，可以使小球沿光把一個(gè)小球放在漏斗中，晃動(dòng)漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。滑的漏斗壁在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。G GF FN N練習(xí)練習(xí)2 2：拓展：拓展-類(lèi)圓錐擺類(lèi)圓錐擺已知條件：已知條件： m=0.5Kg,m=0.5Kg,圓周半徑圓周半徑r=0.3m, =37r=0.3m, =370 0，求小球運(yùn)

8、動(dòng)的，求小球運(yùn)動(dòng)的線速線速v=?(g=10m/s2)v=?(g=10m/s2)G GF FN N把一個(gè)小球放在漏斗中，晃動(dòng)漏斗，可以使小球沿光把一個(gè)小球放在漏斗中，晃動(dòng)漏斗，可以使小球沿光滑的漏斗壁在某一水平面內(nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)?；穆┒繁谠谀骋凰矫鎯?nèi)做勻速圓周運(yùn)動(dòng)。G GF FN N練習(xí)練習(xí)2 2：拓展：拓展-類(lèi)圓錐擺類(lèi)圓錐擺已知條件：已知條件： m=0.5Kg,m=0.5Kg,圓周半徑圓周半徑r=0.3m, =37r=0.3m, =370 0，求小球運(yùn)動(dòng)的，求小球運(yùn)動(dòng)的線速線速v=?(g=10m/s2)v=?(g=10m/s2)解：解：小球受力如圖：小球受力如圖： m rV2帶入數(shù)據(jù)，得：帶入數(shù)據(jù)，得： V=2m/sV=2m/s此位置的限定速度！此位置的限定速度！mg/ tan =G GF FN N小結(jié)：小結(jié)：1 1、火車(chē)鐵軌、車(chē)輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、火車(chē)鐵軌、車(chē)輪結(jié)構(gòu)特點(diǎn)2 2、鐵軌彎道處、鐵軌彎道處-外高內(nèi)低外高內(nèi)低3 3、火車(chē)合力與向心