资源简介

(共29张PPT)
6.4 生活中的圆周运动
人教版 高中物理必修二
火车转弯
02
“空杯起球”实验
01
汽车转弯
03
汽车过拱形桥
04
空杯起球实验
PART 01
“空杯起球”实验展示
引入课堂
火车转弯
PART 02
如果你自己就是工程师，能否让火车运行的更加安全
问题1：作为工程师的我们，首先思考一下，火车在转弯的过程中做的是什么运动？做这种运动的条件是什么呢？
问题与思考
匀速圆周运动
条件：物体所受合力充当圆周运动所需的向心力。
问题2：请工程师们讨论一下，在设计转弯处的铁轨时，先从力学的角度考虑提供，还是先从运动学的角度考虑需要呢？
问题与思考
问题2：请工程师们讨论一下，在设计转弯处的铁轨时，先从力学的角度考虑提供，还是先从运动学的角度考虑需要呢？
问题与思考
对于铁路的弯道，火车的行驶手册中对转弯的半径和运行的速度都有明确的要求，因此，先从运动学的角度考虑，其需要的向心力是确定的。
问题3：请各位工程师结合桌面上模型分析一下，如果铁路弯道的内外轨一样高，火车转弯过程中需要的向心力由谁来提供？
问题与思考
轮缘
问题与思考
问题3：请各位工程师结合桌面上模型分析一下，如果铁路弯道的内外轨一样高，火车转弯过程中需要的向心力由谁来提供？
问题与思考
G
FN
F
外轨对轮缘的弹力F提供向心力F=F向
火车质量很大,故轮缘和外轨间的相互作用力很大。
问题与思考
问题4：基于铁轨耐正压不耐侧压的特性，请工程师们思考应该如何改进，并说明这样做的好处是什么？
倾斜 外轨略高于内轨
减小侧向弹力
θ
FN
G
O
问题与思考
问题5：请工程师们思考火车抬高的角度是任意的吗？如果不是，外轨抬高的角度与什么有关呢？试通过计算说明。
O
G
FN
F合
θ
θ
F合＝mg tanθ
火车转弯时所需的向心力
Fn = m
v2
R
tanθ =
v2
gR
问题与思考
问题6：对于已经垫高适当角度的铁轨，若司机不按照规定的速度行驶，请工程师们讨论一下，从供需关系的角度分析，猜想火车会挤压哪一侧的轨道？
当 v＜ gR tanθ ：
当 v＞ gR tanθ ：
速度过大时，轮缘受到外轨向内的弹力
速度过小时，轮缘受到内轨向外的弹力
中国高铁高速发展，高铁建设里程近四万公里
试分析，高速列车若仍用原火车原线路运行，有风险吗？
汽车转弯
PART 03
O
mg
FN
Ff
问题与思考
01
汽车在水平地面上转弯是什么力提供向心力的呢
汽车在水平路面上转弯所需要的向心力来源:汽车侧向所受的静摩擦力。
O
mg
FN
Ff
当汽车转弯的半径一定时,汽车的速度v越大,所需的向心力也越大,静摩擦力也越大,当静摩擦力为最大静摩擦力时:
向心力来源
02
由此可见:当汽车转弯时,存在一个安全通过的最大速度,如果超过了这个速度,汽车将发生侧滑现象。
改进措施:
1.增大转弯半径
2.增加路面的粗糙程度
3.最重要的一点:司机应该减速慢行
4.增加路面高度差——外高内低
问题与思考
03
高速路和赛道转弯处修成倾斜的，外高内低。
N
Fn
mg
汽车转弯
汽车过拱形桥
PART 04
24
问题1：汽车过拱形桥时，在最高点时，车对拱形桥的压力怎样？
mg
FN
v2
R
mg－FN＝m
汽车对桥的压力小于其所受重力，即处于失重状态
F压 ＜mg
问题与探究
01
v2
R
mg＝m
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。
FN＝0 时，汽车的速度为多大？
v2
R
FN ＝mg－m
问题2：汽车过拱形桥时，运动速度变大，车对拱桥的压力如何变化？
mg
FN
问题与探究
01
演示实验
利用自制教具“凹凸桥演示器”进行验证，增大小球速度使得从桥面飞离做平抛运动的现象。
　　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的压力是多少？……
拓展
03
人教版 高中物理必修二
第4节 生活中的圆周运动

展开更多......

收起↑