生活中的圆周运动课件.pptxVIP

第五章 曲线运动 学习目标：1.掌握铁路的弯道问题。2.掌握汽车过桥的问题。3.会分析航天器中的失重现象。4.了解离心运动的规律。 1.火车的结构一、铁路的弯道一、铁路的弯道 （1）当火车在平直的轨道上匀速行驶时，火车所受的合外力等于零。 （2）火车匀速转弯时，火车做曲线运动，此时所受的合外力不等于零，合外力要提供向心力，方向指向圆心。2.火车的运动 例1：一火车头质量为8×105kg，欲以30m/s的速度通过一半径为R=300m的水平弯道。试计算火车与铁轨间的作用力大小。 解：得F=2.4×106N=2400000N3.火车的转弯——向心力的来源？① 若内外轨道一样高（水平弯道）向心力由外侧轨道对车轮轮缘的弹力提供FGFN 相互作用力很大，铁轨容易损坏、变形，发生危险 能否设计一个方案，让火车既能安全通过弯道，又能减少轨道与轮缘的挤压？ 在实际火车与轨道设计中，通常采用垫高外轨的方法为火车提供较多的向心力。而利用轮缘挤压只是提供小部分向心力。外内动动脑 例2：如图，已知轨道间距L，高度差为h，转弯半径为R，若车轮对内外轨都无压力，质量为m的火车运行的速率应该多大? 解：得② 若外轨略高于内轨（倾斜轨道）向心力由重力G和支持力N的合力提供 若要合力恰好提供向心力，火车转弯时的速度是限定的。NFhLG GFNθOGFNθO① 当 时，F内轨对轮缘产生向外的弹力F若火车转弯的速度v大于或小于v0，会如何？② 当 时，FF外轨对轮缘产生向内的弹力 黄石长江大桥二、汽车过桥 【例】汽车质量m，通过凸桥最高点速度为v，桥半径为r，求汽车在桥顶时对路面的压力多大？解：取竖直向下为正方向由牛顿第三定律得：由牛顿第二定律得：失重aGFN 若汽车在凸形桥的最高点时速度很大，会发生什么现象？ 提供的向心力不足，会离开桥面做抛体运动。 【例】汽车质量m，通过凹桥最低点速度为v，桥半径为r，求汽车在最低点时对桥面的压力多大？解：取竖直向上为正方向由牛顿第三定律得：由牛顿第二定律得：超重 若汽车在凹形桥的最低点时速度很大，会发生什么现象？ 压力过大。可能毁坏路面或者使轮胎爆裂。GFNa 练习2：如图所示,汽车质量为1.5×104 kg,以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面,桥面圆弧半径都为15ｍ,如果桥面承受的最大压力不得超过2.0×105 N.1.汽车允许的最大速率是多少?2.汽车以此速率驶过桥面的最小压力是 多少?（ｇ＝10 m/s2） 三、航天器中的失重现象结论：航天器绕地球做近似地匀速圆周运动，此时重力提供了向心力。航天器中的人随航天器一起做匀速圆周运动，其向心力也是由重力提供的，此时重力完全用来提供向心力，不对其他物体产生压力，即里面的人和物处于完全失重状态。 做匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失或者不足以提供圆周运动所需要的向心力的情况下，将远离圆心运动下去，这种运动叫离心运动定 义应 用离心机（沉淀器）、洗衣机脱水 、棉花糖等防 止汽车转弯侧滑、砂轮转速过快，砂轮做离心运动而瓦解等四、离心运动 “供”“需”是否相等决定物体做何种运动供需匀速圆周运动离心运动向心运动提供物体做圆周运动的力物体做匀速圆周运动所需要的力理解：做离心运动的质点不存在所谓的“离心力”作用，因为没有任何物体提供这种力 ．离心运动的本质是由于惯性 汽车转弯 1.为了防止汽车在水平路面上转弯时出现“打滑”的现象，可以( )a、增大汽车转弯时的速度　 b、减小汽车转弯时的速度c、增大汽车与路面间的摩擦 d、减小汽车与路面间的摩擦 A、a、b B、a、c C、b、d D、b、cD即学即练 2：如图所示,汽车质量为1.5×104 kg,以不变的速率先后驶过凹形桥面和凸形桥面,桥面圆弧半径都为15ｍ,如果桥面承受的最大压力不得超过2.0×105 N.1.汽车允许的最大速率是多少?2.汽车以此速率驶过桥面的最小压力是 多少?（ｇ＝10 m/s2）即学即练 C、作匀速圆周运动的物体，它自己会产生一个向心力，维持其作圆周运动A、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周半径方向离开圆心B、作匀速圆周运动的物体，在所受合外力突然消失时，将沿圆周切线方向离开圆心D、作离心运动的物体，是因为受到离心力作用的缘故3.下列说法正确的是 ( )B即学即练 4、思考：司机开着汽车在一宽阔的马路上匀速行驶，突然发现前方有一堵墙，他是刹车好还是转弯好呢？（设转弯时汽车