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(共20张PPT)
O
受力分析
f
第4节 生活中的圆周运动
=F向
mg
FN
f
火车如何转弯？
火车以半径R= 300 m在水平轨道上转弯，火车质量为8×105kg，速度为30m/s。铁轨与轮之间的动摩擦因数μ=0.25。
O
mg
FN
f
设:向心力由轨道指向圆心的静摩擦力提供
得： f =2.4×106N
但轨道提供的静摩擦力最大值：
“供需”不平衡，如何解决？
fm=μmg
=1.96×106N
f
G
N
FN
实际火车车轮与铁轨模型
FN+f
F向=
长期挤压铁轨，铁轨就会变形
怎么办？
外轨略高于内轨
h
F合
N
mg


F向=F合
=mgtan
现实火车转弯：火车以半径R= 900m转弯，火车质量为8×105kg ，速度为30m/s，要使火车通过弯道时仅受重力与轨道的支持力，外轨道倾斜θ为多少？
解：
得：
h
F合
N
mg


h

第4节 生活中的圆周运动
一.火车过弯
1.方法:
垫高外轨
2.公式:
l
赛道的设计
“供需”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
F合
=
从“供” “需”两方面研究做圆周运动的物体
二.圆周、离心、向心运动
匀速圆周运动
离心运动
向心运动
F
V
F
V
F
V
V
F
F
V
V
注意：没有离心力
研究与讨论
若火车速度与设计速度不同会怎样？
过大时：
过小时：
需要轮缘提供额外的弹力满足向心力的需求
外侧轨道与轮之间有弹力
内侧轨道与轮之间有弹力
h
F合
N
mg


三.汽车过拱桥
R
mg
FN
mg-FN=
0
v2
r
m
F牵
F阻
mg-
v2
r
m
FN=
1.汽车过拱桥，
FN汽车处于失重状态
2.汽车速度越大，汽车对桥的压力越
小
FN=0
汽车处于完全失重状态
当v=时，
研究与讨论:若汽车在最高点速度为,汽车做何种运动？
=√gR
V0
提供的向心力不足，做离心运动，离开桥面做平抛运动
R
0
mg
3.当V≧ 时，
汽车离开桥顶点做平抛运动
R
mg
0
>√gR
V
三.汽车过拱桥
1.汽车过拱桥，
FN汽车处于失重状态
2.汽车速度越大，汽车对桥的压力越
小
FN=0
汽车处于完全失重状态
当v=时，
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。
G
FN
G
FN/
失重
超重
a
a
最高点
最低点
4.汽车过凹面桥，
汽车超重
G
FN/
a
最低点
3.当V≧ 时，
三.汽车过拱桥
1.汽车过拱桥，
FN汽车处于失重状态
2.汽车速度越大，汽车对桥的压力越
小
汽车离开桥顶点做平抛运动
四.小球在竖直面内的圆周运动
一小球在轻绳的作用下在竖直面内做圆周运动，则它在最高点的速度要满足什么条件
mg
T
V高
1.绳拉小球的条件:
mg
FN
V高
FN
2.杆拉小球的条件:
小球受向上的支持力0＜FN＜mg。
FN=0
小球受向下的拉力
一小球在轻杆的作用下在竖直面内做圆周运动，则它在最高点的速度要满足什么条件
四.小球在竖直面内的圆周运动
1.绳拉小球的条件:
讨论：一小球在一圆轨道的作用下在竖直面内做圆周运动，则它在最高点的速度要满足什么条件
mg
FN
讨论：一小球在管状圆轨道的作用下在竖直面内做圆周运动，则它在最高点的速度要满足什么条件？
3.小球在单轨的条件:
4.小球在双轨的条件:
2.杆拉小球的条件:
四.小球在竖直面内的圆周运动
1.绳拉小球的条件:

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