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1、知识回顾知识回顾物体做圆周运动时，受力有何共同点物体要受到指向圆心的向心力向心力的特点方向：总是指向圆心大小：第1页/共20页分析做圆周运动的物体受力情况分析做圆周运动的物体受力情况OmgFNFfOmgFN提供向心力受力分析FfFN+mg第2页/共20页F“供需供需”平衡平衡 物体做匀速圆周运动提供物体做匀速圆周运动的力物体做匀速圆周运动所需的力向心力公式的理解向心力公式的理解=从从“供供”“需需”两方面两方面研究做圆周运动的物体第3页/共20页赛道的设计赛道的设计第4页/共20页实例研究实例研究1火车过弯火车过弯火车以半径R=300 m在水平轨道上转弯，火车质量为8105kg，速度为30m/
2、s。铁轨与轮之间的动摩擦因数=0.25。OmgFNFf 设向心力由轨道指向圆心的静摩擦力提供 代入数据可得：Ff=2.4106N但轨道提供的静摩擦力最大值：Ff静m=mg=1.96106N“供需供需”不平衡，如何解决？不平衡，如何解决？第5页/共20页研究与讨论研究与讨论1、请设计一个方案让火车沿轨道安全通过弯道？实际火车与轨道设计中，实际火车与轨道设计中，利用轮缘可增加小部分的向心力；利用轮缘可增加小部分的向心力；垫高外轨可增加较多的向心力。垫高外轨可增加较多的向心力。第6页/共20页2、最佳方案、最佳方案 火车以半径R=900 m转弯，火车质量为8105kg，速度为30m/s，火车轨距l=
3、1.4 m，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，轨道应该垫的高度h？（较小时tan=sin）FNmgFh由力的关系得：由向心力公式得：由几何关系得：解：=0.14m第7页/共20页研究与讨论研究与讨论3、若火车速度与设计速度不同会怎样？外侧外侧内侧内侧F过大时：外侧轨道与轮之间有弹力过小时：内侧轨道与轮之间有弹力需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求FNFN4、若火车车轮无轮缘，火车速度过大或过小时将向哪侧运动？过大时：火车向外侧运动过小时：火车向内侧运动FNmg离心向心第8页/共20页向心、圆周、离心运动向心、圆周、离心运动“供”“需”是否平衡决定物体做何种运动供提供物体做圆周运动的力
4、需物体做匀速圆周运动所需的力F=匀速圆周运动F向心运动第9页/共20页列车速度过快，造成翻车事故第10页/共20页第11页/共20页实例研究实例研究2过拱桥过拱桥1、汽车过拱桥是竖直面内圆周运动的典型代表2、研究方法与水平面内圆周运动相同第12页/共20页比较在两种不同桥面，桥面受力的情况，设车质量为m，桥面半径为R，此时速度为v。GFNGFN失重超重aa最高点最低点第13页/共20页研究与讨论研究与讨论1、若速度过快，汽车做何种运动？提供的向心力不足，做离心运动，离开桥面做平抛运动2、有无可能做这样的运动？若可能应满足怎样的条件？GFN第14页/共20页过山车过山车水流星第15页/共20页研
5、究圆周运动的要点研究圆周运动的要点从“供”“需”两方面来进行研究“供”分析物体受力，求沿半径方向的合外力“需”确定物体轨道，定圆心、找半径、用公式，求出所需向心力“供”“需”平衡做圆周运动第16页/共20页练习练习2 飞车走壁飞车走壁摩托车飞车走壁，请分析受力情况，解释现象第17页/共20页练习练习3如图为过山车轨道的一部分，若要使车厢能安全通过圆形轨道，车厢应从多高处释放？不计一切摩擦与阻力。Rh？第18页/共20页实际火车车轮与铁轨模型实际火车车轮与铁轨模型2、优点 1、做圆周运动时向心力由哪些力提供？摩擦力、轮缘与铁轨间的弹力的合力提供F1FfF1Ff3、缺点结构简单，便于实现轮缘与铁轨有挤压，车轮与铁轨都有磨损第19页/共20页感谢您的观看！第20页/共20页