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(共24张PPT)
火车在弯道中做什么运动呢？
生活中的圆周运动
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公路弯道
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1、汽车在水平路面上转弯
向心力由车轮与路面间的静摩擦力来提供
或者
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公路弯道
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那为什么在公路的弯道处，会挂有减速标志牌？
雨天路面对车辆的最大静摩擦力比干燥地面小，
允许通过弯道的最大速度变小
车辆转弯要控制速度，防止侧滑
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公路弯道
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防止侧滑的措施：
(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
有什么办法可以让汽车更安全地通过弯道且不需要大幅度减速？
采用外高内低的倾斜路面结构
1
公路弯道
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2、汽车在倾斜路面上转弯
重力与支持力的合力提供车辆转弯所需的向心力
此时车辆与路面之间恰好无摩擦力
1
公路弯道
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如果通过弯道时车辆速度，车辆的受力情况会有什么变化？
① 若
所需向心力增大
② 若
汽车受到指向轨迹内侧的摩擦力
汽车受到指向轨迹外侧的摩擦力
所需向心力减小
1、（多选）如图所示，照片中的汽车在水平公路上做匀速圆周运动。已知图中双向四车道的总宽度为15 m，内车道内边缘间最远的距离为150 m。假设汽车受到的最大静摩擦力等于车重的0.7倍。g取10 m/s2，则汽车(　　)
A．所受的合力可能为零
B．只受重力和地面支持力的作用
C．所需的向心力不可能由重力和支持力的合力提供
D．最大速度不能超过3 m/s
CD
2
铁路弯道
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外轨
内轨
2
铁路弯道
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如果转弯处内外轨一样高，火车转弯需要的向心力由什么力来提供呢？
G
F
内轨
外轨
外轨对轮缘的弹力提供向心力
由于该弹力是由轮缘和外轨的挤压产生的,且由于火车质量很大,速度比较大，故轮缘和外轨间的相互作用力很大,易损坏铁轨
2
铁路弯道
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外轨高于内轨
mg
F =mg tanθ
O
重力与支持力的合力提供火车转弯所需的向心力
火车转弯临界速度:
2
铁路弯道
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如果通过弯道时火车速度，火车的受力情况会有什么变化？
① 若
所需向心力增大
② 若
外轨道对轮缘有内侧压力
内轨道对轮缘有外侧压力
所需向心力减小
2、铁路在弯道处的内轨和外轨高度是不同的，已知内轨和外轨平面与水平面的夹角为θ，如图所示，弯道处的圆弧半径为R，若质量为m的火车转弯时速度等于，则(　　)
A．内轨对内侧车轮轮缘有挤压
B．外轨对外侧车轮轮缘有挤压
C．这时铁轨对火车的支持力等于
D．这时铁轨对火车的支持力大于
C
火车转弯问题的分析技巧
3
拱形与凹形路面
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1、汽车通过拱形路面
汽车通过拱形路面的最高点时
重力与支持力的合力提供向心力
失重
mg
3
拱形与凹形路面
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当车辆与路面无接触时,车辆在竖直方向上只受重力作用
① 若
所需向心力为重力
汽车恰好要脱离路面，
② 若
所需向心力为
汽车紧贴路面通过最高点，
③ 若
所需向心力增大
汽车脱离路面做平抛运动，
mg
3
拱形与凹形路面
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2、汽车通过凹形路面
汽车在最低点
重力与支持力的合力提供向心力
mg
超重
3、如图是汽车越野赛的一段赛道，一辆质量为m的汽车以相同的水平速度先后通过a、b、c三点，其中a、c为排洪过水的“凹形路面”且a的曲率半径较大，下列说法正确(　　)

A．汽车在a点检测到的胎压pa最小
B．汽车在b点检测到的胎压pb最大
C．汽车在c点检测到的胎压pc最小
D．汽车在c点检测到的胎压pc最大
D
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过山车模型
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4
过山车模型
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(1)向心力来源：受力如图所示，重力G和支持力FN的合力提供向心力
(2)动力学方程：
4、如图所示，乘坐游乐园的翻滚过山车时，质量为m的人随车在竖直平面内旋转，重力加速度大小为g，下列说法正确的是(　　)
A．过山车在最高点时人处于倒坐状态，全靠保险带拉住，没有保险带，人就会掉下来
B．人在最高点时对座位不可能产生大小为mg的压力
C．人在最低点时对座位的压力等于mg
D．人在最低点时对座位的压力大于mg
D
5、由于高度限制，车库出入口采用如图所示的曲杆道闸。道闸由转动杆OP与横杆PQ组成，P、Q为横杆的两个端点。在道闸抬起过程中，杆PQ始终保持水平。杆OP绕O点从与水平方向成30°匀速转动到60°的过程中，下列说法正确的是(　　)
A．P点的线速度大小不变
B．P点的加速度方向不变
C．Q点在竖直方向做匀速运动
D．Q点在水平方向做匀速运动
A
6、如图，一同学表演荡秋千。已知秋千的两根绳长均为10m，该同学和秋千踏板的总质量约为50kg。绳的质量忽略不计。当该同学荡到秋千支架的正下方时，速度大小为8m/s，此时每根绳子平均承受的拉力约为( )
A.200N
B.400N
C.600N
D.800N
B
7、我们常常在公园和古村落中见到拱形桥，如图甲所示。若一质量为m=1.2×103 kg 的汽车，以v=10 m/s 的速度经过半径为 R=40 m的拱形桥最高点，如图乙所示，取g=10 m/s2 。求
（1）汽车对桥的压力FN的大小；
（2）为保证汽车安全经过桥顶，汽车经过桥顶的最大速度vm是多大。

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