生活中的圓周運動上課

4生活中的圓周運動OmgFNFf提供向心力受力分析Ff知識回顧物體做圓周運動時，必須有力提供向心力是按效果命名的力向心力提供物體做圓周運動的力物體做圓周運動所需的力物體作圓周運動的條件從“供”“需”兩方面研究生活中做圓周運動的物體，由物體受力情況決定由物體的運動情況決定F=“供需”平衡物體做圓周運動本節(jié)課牛頓第二定律F=ma的應用生活中的圓周運動

火車車輪的構(gòu)造火車車輪有突出的輪緣一、火車轉(zhuǎn)彎：對實際問題進行抽象提煉并建立模型水平軌道模型彎曲軌道模型火車模型請思考：列車的脫軌、翻車事故容易出現(xiàn)在什么地方？鐵路的彎道處FNFG1、鐵路的彎道生活中的圓周運動

1內(nèi)外軌道一樣高時轉(zhuǎn)彎火車車輪受三個力：重力、支持力、外軌對輪緣的彈力外軌對輪緣的彈力F提供向心力F=F向由于該彈力是由輪緣和外軌的擠壓產(chǎn)生的,且由于火車質(zhì)量很大,故輪緣和外軌間的相互作用力很大,易損壞鐵軌一、火車轉(zhuǎn)彎：例1：高速列車在水平面內(nèi)拐彎時，可以近似看做勻速圓周運動，一節(jié)車廂的質(zhì)量m=15t，拐彎的速度大小為360m/h，拐彎的半徑為1m，則外側(cè)鐵軌對輪緣的側(cè)向擠壓力FN為多大？FN==150000N鐵路的彎道生活中的圓周運動

2外軌高內(nèi)軌低時轉(zhuǎn)彎GNθr一、火車轉(zhuǎn)彎：已知r，θ，若想讓車輪和軌道間無擠壓，火車應以多大速度通過？鐵路的彎道生活中的圓周運動

2外軌高內(nèi)軌低時轉(zhuǎn)彎GFnNθθr一、火車轉(zhuǎn)彎：已知r，θ，若想讓車輪和軌道間無擠壓，火車應以多大速度通過？鐵路的彎道生活中的圓周運動

2外軌高內(nèi)軌低時轉(zhuǎn)彎GFnNhLθ此為火車轉(zhuǎn)彎時的設(shè)計速度r思考:1如果v行駛>v設(shè)計,情況如何2如果v行駛<v設(shè)計,情況如何θ很小時,sinθ≈tanθ一、火車轉(zhuǎn)彎：當v=v0時：當v>v0時：當v<v0時：輪緣不受側(cè)向壓力,最安全的轉(zhuǎn)彎速度輪緣受到外軌向內(nèi)的擠壓力,外軌易損壞。輪緣受到內(nèi)軌向外的擠壓力,內(nèi)軌易損壞。F彈F彈鐵路彎道處超速是火車脫軌和翻車的主要原因GNFn自行車轉(zhuǎn)彎汽車賽道的設(shè)計生活中的圓周運動

二、汽車過橋黃石長江大橋汽車過橋問題的拱橋最高點時對拱橋的壓力？【解】G和N的合力提供汽車做圓周運動的向心力，由牛頓第二定律得：可見汽車的速度越大對橋的壓力越小。Nmg當時汽車對橋的壓力為零。（臨界速度）當ｖ大于ｖ臨界時，汽車做什么運動？飛離橋面做平拋運動！汽車過橋問題由于加速度ａ豎直向下，屬失重現(xiàn)象。m2求汽車過凹形路段最低點時對路面的壓力？Nmg【解】mg和N的合力提供汽車做圓周運動的向心力，由牛頓第二定律得：可見汽車的速度V越大，對橋的壓力越大。由于加速度ａ的方向豎直向上，屬超重現(xiàn)象。m生活中的圓周運動

FN=G汽車過橋問題小結(jié)1一輛卡車在丘陵地勻速行駛,地形如圖所示,由于輪胎太舊,途中爆胎,爆胎可能性最大的地段應是Aa處

Bb處

Cc處

Dd處生活中的圓周運動

abcdD當堂練習:如圖所示，汽車以一定的速度經(jīng)過一個圓弧形橋面的頂點時，關(guān)于汽車的受力及汽車對橋面的壓力情況，以下說法正確的是

練習2A在豎直方向汽車受到三個力：重力、橋面的支持力和向心力B在豎直方向汽車只受兩個力：重力和橋面的支持力C汽車對橋面的壓力小于汽車的重力D．汽車對橋面的壓力大于汽車的重力BC思考與討論地球可以看做一個巨大的拱形橋，橋面的半徑就是地球的半徑。會不會出現(xiàn)這樣的情況：速度大到一定程度時，地面對車的支持力是零？這時駕駛員與座椅之間的壓力是多少？……思考與討論:三、航天器中的失重現(xiàn)象假設(shè)宇宙飛船總質(zhì)量為M，它在地球表面附近繞地球做勻速圓周運動，其軌道半徑近似等于地球半徑r，航天員質(zhì)量為m，宇宙飛船和航天員受到的地球引力近似等于他們在地面上的重力mg．試求座艙對宇航員的支持力為零時飛船的速度多大通過求解，你可以判斷此時的宇航員處于什么狀態(tài)（超重或失重）。對宇航員，重力提供向心力：mg=mv2/r由此可以得出宇航員處于完全失重狀態(tài)此時人對座椅的壓力為零四、離心運動F１=0FF２繩栓著小球在水平面做勻速圓周運動時，小球所需的向心力由繩產(chǎn)生的彈力提供。若m、r、ω一定，向心力F向=mω2r。若突然松手，小球?qū)⒃鯓舆\動？若繩的拉力F小于它做圓周運動的所需的向心力，小球?qū)⒃鯓舆\動？離心運動：做圓周運動的物體，在提供的向心力突然消失，或者不足以提供圓周運動所需的向心力的情況下，就做逐漸遠離圓心的運動。離心拋擲離心脫水離心分離離心甩干●離心運動的應用用離心機把體溫計的水銀柱甩回玻璃泡內(nèi)制作棉花糖的原理：

內(nèi)筒與洗衣機的脫水筒相似，里面加入白砂糖，加熱使糖熔化成糖汁。內(nèi)筒高速旋轉(zhuǎn)，黏稠的糖汁就做離心運動，從內(nèi)筒壁的小孔飛散出去，成為絲狀到達溫度較低的外筒，并迅速冷卻凝固，變得纖細雪白，像一團團棉花。OF靜vOFv4離心運動的防止2、防止：汽車轉(zhuǎn)彎，高速砂輪限速等向心、圓周、離心運動“供”“需”是否平衡決定物體做何種運動供提供物體做圓周運動的力需物體做勻速圓周運動所需的力Fn=圓周運動Fn<離心運動Fn>向心運動小結(jié)處理圓周運動問題的基本思路：1）找到圓周運動的圓平面，確定圓心找到半徑2）受力分析，找到向心力的來源；3）利用向心力公式Fn=man列方程求解實質(zhì)是牛頓第二定律