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1、生活中的圆周运动1汽车转弯汽车转弯:水平路面时，向心力由摩擦力提供例：一辆例：一辆M=2.0103Kg的汽车在水平公路上行的汽车在水平公路上行驶，经过半径驶，经过半径50m的弯路时，如果车速的弯路时，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最大静摩擦力至少是 N。应用应用:一、汽车水平路面转弯一、汽车水平路面转弯（1.6104N）静摩擦力提供向心力静摩擦力提供向心力铁铁路路的的弯弯道道思考火车在水平轨道火车在水平轨道（内外轨道一样（内外轨道一样高）上转弯时，高）上转弯时，所需的向心力由所需的向心力由谁提供？谁
2、提供？G这个弹力很大，这个弹力很大，会对轨道和轮会对轨道和轮缘造成损坏。缘造成损坏。如何解决这个如何解决这个问题？问题？外轨外轨内轨内轨FNF外轨对轮外轨对轮缘的弹力缘的弹力分析FN在转弯处外轨在转弯处外轨略高于内轨略高于内轨火车转弯所需火车转弯所需的向心力的方的向心力的方向是在水平方向是在水平方向上还是在与向上还是在与斜面平行的方斜面平行的方向上？向上？GOF合合分析OGFNF合合F合合mg tan轨道对轮缘轨道对轮缘无挤压，此无挤压，此时火车的速时火车的速度为多大？度为多大？火车转弯时所火车转弯时所需的向心力需的向心力Fn=m v2Rv gR tan 若火车的速度若火车的速度大于或小于这大
3、于或小于这个值时，轨道个值时，轨道对轮缘有挤压对轮缘有挤压吗？吗？2 2、当当 v gR tan ：1 1、当当 v gR tan ：GFN讨论轮缘受到外轨向内的弹力轮缘受到外轨向内的弹力GFNFF轮缘受到内轨向外的弹力轮缘受到内轨向外的弹力赛道的设计赛道的设计练习题v2.关关于于铁铁道道转转弯弯处处内内外外铁铁轨轨间间的的高高度度关关系系，下列说法中正确的是（下列说法中正确的是（）vA.内内、外外轨轨一一样样高高，以以防防列列车车倾倾倒倒造造成成翻翻车车事故事故vB.因因为为列列车车在在转转弯弯处处有有向向内内倾倾倒倒的的可可能能，故故一般使内轨高于外轨，以防列车翻倒一般使内轨高于外轨，以防
4、列车翻倒vC.外外轨轨比比内内轨轨略略高高，这这样样可可以以使使列列车车顺顺利利转转弯，减少车轮与铁轨的挤压弯，减少车轮与铁轨的挤压vD.以上说法均不正确以上说法均不正确C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,火车内外轨连火车内外轨连线与水平面夹角为线与水平面夹角为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,轨道何处受侧压力轨道何处受侧压力?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=1
5、5m/s时时,轨道何处受侧压力轨道何处受侧压力?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,轨道何处受侧压力轨道何处受侧压力?方向如何方向如何?为什么为什么桥的外形桥的外形都是凸起都是凸起的而没有的而没有凹陷的？凹陷的？这样的设这样的设计跟向心计跟向心力又有怎力又有怎么样的关么样的关系呢？系呢？实例二、拱形桥：二、拱形桥：汽车过桥F压压FNmg水平桥水平桥拱形桥拱形桥凹形桥凹形桥拱形桥汽车质量为汽车质量为m，通过桥最，通过桥最高点速度为高点速度为v，桥半径为，桥半径为R，则在最高点汽车对桥，则在最高点汽车对桥的压力为多大？的压力为多大？mgF
6、NFn=m v2RF合合mgFNv2R mgFNmv2R FN mgm由牛顿第三定律得由牛顿第三定律得v2RF压压FN mgmFN mg若汽车通过拱若汽车通过拱桥的速度增大，桥的速度增大，会出现什么情会出现什么情况？况？v2Rmgm拱形桥mgFN当当FN=0 时，汽车脱离桥面，做平抛运动，汽车时，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。及其中的物体处于完全失重状态。FN0 时，时，汽车的速汽车的速度为多大度为多大？v gRv2RFN mgm2.如图所示，汽车以一定的速度经过一个圆弧形桥面的如图所示，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
7、力情况，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、桥面的在竖直方向汽车受到三个力：重力、桥面的 支持力和向心力支持力和向心力B.在竖直方向汽车只受两个力：重力和桥面的在竖直方向汽车只受两个力：重力和桥面的 支持力支持力C.汽车对桥面的压力小于汽车的重力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汽车对桥面的压力大于汽车的重力BC 凹形桥汽车质量为汽车质量为m，通过桥最，通过桥最低点速度为低点速度为v，桥半径为，桥半径为R，则在最低点汽车对桥，则在最低点汽车对桥的压力为多大？的压力为多大？F合合FNmg
8、v2R FN mg+m由牛顿第三定律得由牛顿第三定律得v2RF压压FN mg+mv2R FNmgmFN mg若汽车通过凹若汽车通过凹桥的速度增大，桥的速度增大，会出现什么情会出现什么情况？况？FNmgFn=m v2R练习题v1.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（假假定汽车运动速率定汽车运动速率va=vc，vb=vd）（）（）vA.a点点 B.b点点vC.c点点 D.d点点例：一辆质量例：一辆质量m=2.0t的小轿车，驶过半径的小轿车，驶过半径R=80m的一段圆弧形桥面，重力加速度的一段圆弧形桥面
9、，重力加速度g=10m/s2 求：求：（1）若桥面为凹形，汽车以）若桥面为凹形，汽车以20m/s的速度通过的速度通过桥面最低点时，对桥面压力是多大？桥面最低点时，对桥面压力是多大？（2）若桥面为凸形，汽车以）若桥面为凸形，汽车以 10m/s的速度通的速度通过桥面最高点时，对桥面压力是多大？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，）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？对桥面刚好没有压力？小结：小结：时，时，外轨外轨受到侧向挤压的力（这时向心力受到侧向挤压的力（这时向心力增大，外轨提供一部分力）；增大，外轨提供一部分力）；当当v v 时，时，内轨内轨受到侧向挤压的力（这时向心力受到侧向挤压的力（这时向心力减少，内轨提供一部分力）减少，内轨提供一部分力）当当v v1 1、火车转弯、火车转弯2 2、汽车通过、汽车通过(拱形拱形)桥顶时，速度越大，对桥顶桥顶时，速度越大，对桥顶的压力就越小的压力就越小汽车刚好对桥顶的汽车刚好对桥顶的压力为零压力为零汽车汽车飞离桥顶飞离桥顶汽车对桥顶汽车对桥顶有压力有压力 时，内外轨均时，内外轨均不受不受侧向挤压的力侧向挤压的力(速度最佳速度最佳)当当v v此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢