生活中的圆周运动1.pptx
7 7 7 7生活中的圆周运动生活中的圆周运动 （1）第1页/共22页第2页/共22页汽车转弯:水平路面时，向心力由摩擦力提供第3页/共22页例：一辆M=2.0103Kg的汽车在水平公路上行驶，经过半径50m的弯路时，如果车速v=20m/s,要使这辆汽车不会发生侧滑，求轮胎与路面间的最大静摩擦力至少是 N。应用:一、汽车水平路面转弯（1.6104N）静摩擦力提供向心力第4页/共22页铁铁路路的的弯弯道道第5页/共22页思考火车在水平轨道（内外轨道一样高）上转弯时，所需的向心力由谁提供？G这个弹力很大，会对轨道和轮缘造成损坏。如何解决这个问题？外轨内轨FNF外轨对轮缘的弹力第6页/共22页分析FN在转弯处外轨略高于内轨火车转弯所需的向心力的方向是在水平方向上还是在与斜面平行的方向上？GOF合第7页/共22页分析OGFNF合F合mg tan轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？火车转弯时所需的向心力Fn=m v2Rv gR tan 若火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？第8页/共22页2、当 v gR tan：1、当 v gR tan：GFN讨论轮缘受到外轨向内的弹力GFNFF轮缘受到内轨向外的弹力第9页/共22页赛道的设计第10页/共22页练习题2.关于铁道转弯处内外铁轨间的高度关系，下列说法中正确的是（关于铁道转弯处内外铁轨间的高度关系，下列说法中正确的是（）A.内、外轨一样高，以防列车倾倒造成翻车事故内、外轨一样高，以防列车倾倒造成翻车事故B.因为列车在转弯处有向内倾倒的可能，故一般使内轨高于外轨，以防列车翻倒因为列车在转弯处有向内倾倒的可能，故一般使内轨高于外轨，以防列车翻倒C.外轨比内轨略高，这样可以使列车顺利转弯，减少车轮与铁轨的挤压外轨比内轨略高，这样可以使列车顺利转弯，减少车轮与铁轨的挤压D.以上说法均不正确以上说法均不正确C第11页/共22页练习练习:质量质量M M=100t=100t的火车在轨道上行驶的火车在轨道上行驶,火车内外轨火车内外轨连线与水平面夹角为连线与水平面夹角为37370 0.弯道半径弯道半径R=30m,R=30m,取取g=10m/sg=10m/s2 2.(1)(1)当火车的速度当火车的速度v v1 1=10m/s=10m/s时时,轨道何处受侧压轨道何处受侧压力力?方向如何方向如何?(2)(2)当火车的速度当火车的速度v v2 2=15m/s=15m/s时时,轨道何处受侧压轨道何处受侧压力力?方向如何方向如何?(3)(3)当火车的速度当火车的速度v v3 3=20m/s=20m/s时时,轨道何处受侧压轨道何处受侧压力力?方向如何方向如何?第12页/共22页 为什么桥的外形都是凸起的而没有凹陷的？这样的设计跟向心力又有怎么样的关系呢？实例二、拱形桥：二、拱形桥：第13页/共22页汽车过桥F压FNmg水平桥拱形桥凹形桥第14页/共22页拱形桥汽车质量为m，通过桥最高点速度为v，桥半径为R，则在最高点汽车对桥的压力为多大？mgFNFn=m v2RF合mgFNv2R mgFNmv2R FN mgm由牛顿第三定律得v2RF压FN mgmFN mg若汽车通过拱桥的速度增大，会出现什么情况？第15页/共22页v2Rmgm拱形桥mgFN当FN=0 时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车及其中的物体处于完全失重状态。FN0 时，汽车的速度为多大？v gRv2RFN mgm第16页/共22页2.如图所示，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 第17页/共22页凹形桥汽车质量为m，通过桥最低点速度为v，桥半径为R，则在最低点汽车对桥的压力为多大？F合FNmgv2R FN mg+m由牛顿第三定律得v2RF压FN mg+mv2R FNmgmFN mg若汽车通过凹桥的速度增大，会出现什么情况？FNmgFn=m v2R第18页/共22页练习题1.如如图图所所示示，汽汽车车在在炎炎热热的的夏夏天天沿沿不不平平的的曲曲面面行行驶驶，其其中中最最容容易易发发生生爆爆胎胎的的点点是是（假定汽车运动速率（假定汽车运动速率va=vc，vb=vd）（）（）A.a点点 B.b点点C.c点点 D.d点点第19页/共22页例：一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径R=80m的一段圆弧形桥面，重力加速度g=10m/s2 求：（1）若桥面为凹形，汽车以20m/s的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大？（2）若桥面为凸形，汽车以 10m/s的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大？（3）汽车以多大速度通过凸形桥面的顶点时，对桥面刚好没有压力？第20页/共22页小结：时，外轨受到侧向挤压的力（这时向心力增大，外轨提供一部分力）；当v时，内轨受到侧向挤压的力（这时向心力减少，内轨提供一部分力）当v1、火车转弯2、汽车通过(拱形)桥顶时，速度越大，对桥顶的压力就越小汽车刚好对桥顶的压力为零汽车飞离桥顶汽车对桥顶有压力时，内外轨均不受侧向挤压的力(速度最佳)当v第21页/共22页感谢您的观看！第22页/共22页
