火车在水平轨道上转弯时所需的向心力由谁提供.PPT

* 生活中的圆周运动 第五章 曲线运动 第八节 教学设计：秦春华 火车转弯问题研究 案例一：火车是怎样转弯的？ 观察 思考 火车在水平轨道上转弯时，所需的向心力由谁提供？ G 外轨 内轨 FN F 外轨对轮缘的弹力 例、一辆火车质量m=5.0×104kg，铁路转弯处的圆弧半径是100m，规定火车通过这里的速度是72km/h，火车所需要的向心力是多大？ 解：火车在转弯时所需的向心力为： = 2.0×105 N 这个弹力很大，会对轨道和轮缘造成损坏。 如何解决这一问题呢？ G FN F 分析 在转弯处外轨略高于内轨 θ FN G O F合 θ θ FN G O θ FN G F合 θ 分析 O G FN F合 θ θ F合＝mg tanθ 若轨道对轮缘无挤压，此时火车的速度为多大？ 火车转弯时所需的向心力 Fn = m v2 R v＝ gR tanθ 若火车的速度大于或小于这个值时，轨道对轮缘有挤压吗？ 2、当 v＜ gR tanθ ： 1、当 v＞ gR tanθ ： G FN θ 讨论 轮缘受到外轨向内的弹力 G FN θ F F 轮缘受到内轨向外的弹力 案例二：汽车是怎样过桥的？ 汽车过桥问题研究 汽车过桥问题研究 FN = G 水平桥 拱形桥 凹形桥 G FN 凹形桥 汽车质量为m，通过桥最低点速度为v，桥半径为R，则在最低点汽车对桥的压力为多大？ v2 R ∴ FN ＝mg + m 由牛顿第三定律得 v2 R F压＝FN ＝mg + m v2 R FN－mg＝m FN ＞mg FN mg 拱形桥 汽车质量为m，通过桥最高点速度为v，桥半径为R，则在最高点汽车对桥的压力为多大？ mg FN v2 R mg－FN＝m v2 R ∴ FN ＝mg－m 由牛顿第三定律得 v2 R F压＝FN ＝mg－m FN ＜mg 结论 失重 超重 F压＝FN ＝mg v2 R F压＝FN ＝mg + m v2 R F压＝FN ＝mg - m F压＝FN mg F压＝FN mg F压＝FN ＝mg 凹形桥 v2 R F压＝FN ＝mg + m FN mg 过水路面:为通过平时无水或流水很少的宽浅河流而修筑的在洪水期间容许水流浸过的路面。 v2 R mg＝m 拱形桥 mg FN v＝ gR v2 R FN ＝mg－m 发现汽车过拱形桥顶点时力和运动的关系，对你有哪些启示？ 汽车过拱形桥时，对其速度有限制： 拱形桥 mg FN 若V gR v2 R FN ＝mg－m 拱形桥 v mg 有人把航天器失重的原因说成是它离地球太远，从而摆脱了地球引力，这种说法对吗？ 正是由于地球引力的存在，才使航天器连同其中的人和物体绕地球做圆周运动。 *