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1、第1页/共26页复习思考题：1.描述匀速圆周运动快慢的各个物理量及其相互关系。2.向心力的求解公式有哪几个？3.如何求解向心加速度？第2页/共26页消去T(1).(1).线速度、角速度和周期关系线速度、角速度和周期关系第3页/共26页向心力公式：向心加速度公式：第4页/共26页2 2：说明：说明：a a：向心力是按效果命名的力；：向心力是按效果命名的力；b b：任何一个力或几个力的合力只要它的作用：任何一个力或几个力的合力只要它的作用效果是使物体产生向心加速度，它就是物体效果是使物体产生向心加速度，它就是物体所受的向心力；所受的向心力；c c：不能认为做匀速圆周运动的物体除了受到：不能认为做匀
2、速圆周运动的物体除了受到另外物体的作用外，还要另外受到向心力。另外物体的作用外，还要另外受到向心力。1 1：来源：分析和解决匀速圆周运动的问题，：来源：分析和解决匀速圆周运动的问题，关键的是要把向心力的来源搞清楚。关键的是要把向心力的来源搞清楚。关于向心力：关于向心力：第5页/共26页轮缘铁轨(轨距)一、铁路的弯道一、铁路的弯道1、火车做匀速直线运动和匀速转弯、火车做匀速直线运动和匀速转弯运动状态是否相同？运动状态是否相同？第6页/共26页GFNF弹弹外轨对轮缘的水平弹力提供外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力。火车转弯的向心力。2、火车在转弯时，若内外轨是相平的，铁、火车在转弯时，若内外
3、轨是相平的，铁轨如何对火车提供水平方向的向心力？轨如何对火车提供水平方向的向心力？第7页/共26页轮缘与外轨间的相互作用力轮缘与外轨间的相互作用力太大，铁轨和车轮极易受损！太大，铁轨和车轮极易受损！3、外轨对轮缘的水平弹力提供火车转、外轨对轮缘的水平弹力提供火车转弯的向心力，这种方法在实际中可取吗？弯的向心力，这种方法在实际中可取吗？为什么？为什么？例例1、火车速度为、火车速度为30m/s，弯道的半径，弯道的半径R=900m，火车的质量，火车的质量m=8105kg，转弯时，转弯时轮缘对轨道侧向的弹力多大？轮缘对轨道侧向的弹力多大？第8页/共26页让重力和支持力的合力提供向让重力和支持力的合力提
4、供向心力，来减少外轨对轮缘的挤压。心力，来减少外轨对轮缘的挤压。FNGoF4、为了减轻铁轨的受损程度，你能、为了减轻铁轨的受损程度，你能提出一些可行的方案吗？提出一些可行的方案吗？第9页/共26页例例2、若火车质量为、若火车质量为m，转弯半径为，转弯半径为r，要求轨道对轮缘无挤压作用，此时轨道，要求轨道对轮缘无挤压作用，此时轨道倾角为倾角为，请问火车的速度为多大？，请问火车的速度为多大？第10页/共26页第11页/共26页例例3、已知火车速度为、已知火车速度为30m/s，弯道的，弯道的半径半径 r=900m，火车的质量为，火车的质量为8105kg。1、转弯时所需要的向心力多大？、转弯时所需要的
5、向心力多大？2、若轨道不受轮缘的挤压，轨道与、若轨道不受轮缘的挤压，轨道与水平面的夹角水平面的夹角是多大？是多大？3、若轨距为、若轨距为d=1.4m，此时内外轨的，此时内外轨的高度差高度差h是多少？是多少？(很小时，近似有很小时，近似有tan =sin)4、若、若火车速度为火车速度为40m/s，此时轮缘的，此时轮缘的受力情况如何？受力情况如何？第12页/共26页当当v=v0时：时：当当vv0时：时：当当vv0时：时：轮缘不受侧向压力轮缘不受侧向压力轮缘受到外轨向内的挤压力轮缘受到外轨向内的挤压力轮缘受到内轨向外的挤压力轮缘受到内轨向外的挤压力F弹F弹第13页/共26页问题、汽车转弯，情况又如何
6、呢？问题、汽车转弯，情况又如何呢？如果汽车的速度很大，会出现什么如果汽车的速度很大，会出现什么情况呢？有什么解决措施？情况呢？有什么解决措施？第14页/共26页 物体做圆周运动要满足什么条件？物体做圆周运动要满足什么条件？当当F合合=Fn，做圆周运动，做圆周运动当当F合合 Fn，做向心，做向心(近心近心)运动运动做离心运动做离心运动第15页/共26页汽车转弯时的措施：汽车转弯时的措施：把转弯处的道路修成外高内低。把转弯处的道路修成外高内低。GFNF向第16页/共26页第17页/共26页汽车过拱桥汽车过拱桥FNF合=G FF向=mv2/r由 F合=F向G F=mv2/rF=G mv2/r G汽车
7、过凸形桥取向心加速度方向为正方向第18页/共26页思考与讨论思考与讨论 根据上面的分析可以看出，汽车行驶的速度越大，汽车对桥的压力越小。试分析一下，当汽车的速度不断增大时，会有什么现象发生呢？根据牛顿第三定律：F压=FN 即：由上式可知，由上式可知，v v增大时，增大时，F F压压减小，当减小，当 时，时，F F压压=0=0；当；当 时，汽车将脱离桥面，时，汽车将脱离桥面，发生危险发生危险。第19页/共26页思考与讨论思考与讨论 请你根据上面分析汽车通过凸形桥的思路，分析一下汽车通过凹形桥最低点时对桥的压力。这时的压力比汽车的重量大还是小？F合=F G F向=mv2/r由 F合=F向 F G=
8、mv2/r F=Gmv2/r GVV第20页/共26页比较三种桥面受力的情况FN=G第21页/共26页例：一辆质量 的小轿车，驶过半径 的一段圆弧形桥面，重力加速度 。求：（1）若桥面为凹形，汽车以 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 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22页/共26页解圆周运动问题的基本步骤解圆周运动问题的基本步骤1.确定作圆周运动的物体作为研究对象。2.确定作圆周运动的轨道平面、圆心位置和半径。3.对研究对象进行受力分析画出受力示意图。4.运用平行四边形定则或正交分解法
9、（取向心加速度方向为正方向）求出向心力F。5.根据向心力公式，选择一种形式列方程求解第23页/共26页思考与讨论：思考与讨论：地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥地球可以看做一个巨大的拱形桥，桥面的半径就是地球的半径。会不会出现这面的半径就是地球的半径。会不会出现这样的情况：速度大到一定程度时，地面对样的情况：速度大到一定程度时，地面对车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间车的支持力是零？这时驾驶员与座椅之间的压力是多少？的压力是多少？第24页/共26页二、离心运动二、离心运动A做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失做圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或不足以提供圆周运动所需向心力时，就做逐渐或不足以提供圆周运动所需向心力时，就做逐渐远离圆心的运动，这种运动就叫离心运动。远离圆心的运动，这种运动就叫离心运动。离心运动离心运动离心运动离心运动的应用的应用的应用的应用第25页/共26页感谢您的观看！第26页/共26页