生活中的圆周运动1(火车转弯)市公开课一等奖省赛课微课金奖课件.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,5.,8,生活中圆周运动,第1页,描述圆周运动快慢几个物理量,第2页,向心加速度大小表示式,以上各式是由匀速圆周运动推导出，但也适合用于非匀速圆周运动,第3页,向心加速度另外两个表示式,第4页,向心力两个惯用表示式,向心力是按照效果命名，一直指向圆心，只改变物体速度方向,向心力,不是,一个特殊力重力（引力）、弹力、摩擦力等每一个力以及这些力协力或分力都能够,充当,向心力,第5页,.,O,.,f,G,N,F,向,第6页,（,1,）明确研究对象,圆周运动解题普通步骤：,（,2,）确定物体在哪个平面做圆周运动，找圆心和半径,（,3,）确定研究对象所处位置，对其受力分析,（,4,）,据向心力公式列方程,。,分析提,供,物体做匀速圆周运动力,F,物体做匀速圆周运动所,需,力,F,n,“,供需,”,平衡，则物体做匀速圆周运动。从,“,供,”,“,需,”,两方面研究做圆周运动物体。,（,4,）据向心力公式列方程。,第7页,（一）自行车转弯,分析：自行车转弯时所需向心力由静摩擦力提供。,F,N,mg,F,f,mg=F,N,F,f,=m,V,2,r,一、转弯问题,r,V,第8页,思索：,若一个人骑自行车以速度,V=5m/s,转弯，此过程能够看作匀速圆周运动。已知此处路面与轮胎之间动摩擦因数为,0.5,，这个人转弯半径,R,最小是多大？（最大静摩擦力近似等于滑动摩擦力）,mg=m,V,2,r,r,=m=5m,V,2,g,5,2,0.510,解：,第9页,（二）火车转弯,思索：火车以半径,R=,300 m,在水平轨道上,转弯，火车质量为,810,5,kg,，速度为,30m/s,。铁轨与轮之间,=0.25,，分析火车能否正常转弯。,经分析向心力由轨道指向圆心静摩擦力提供,代入数据可得,：,F,f,=2.410,6,N,O,mg,F,N,F,f,但轨道提供静摩擦力最大值：,F,fm,=,mg,=1.96,10,6,N,供需不平衡，火车无法做圆周运动。那么火车怎样转弯呢？,第10页,外轨,外轮,内轮,内轨,在火车车轮上有一个突出装置叫轮缘，靠在铁轨内侧,第11页,顺时针转,N,G,F,如图：,若内外轨道等高，不计铁轨与轮之间摩擦力，外轨对轮缘弹力,F,就是使火车转弯向心力,火车质量很大,外轨对轮缘弹力很大,依据牛顿第二定律：,外轨和外轮之间磨损大，铁轨轻易受到损坏,第12页,1,、综上所说，在以上火车车轮与铁轨模型中，火车转弯做圆周运动时向心力由铁轨对车轮摩擦力、以及轮缘与铁轨间弹力协力提供。,2,、这种模型结构简单，便于实现。但,轮缘与铁轨有挤压，车轮与铁轨有磨擦，故会造成很大磨损。,F,N,F,f,轮缘,外轮,第13页,最正确方案：,实际上，在火车转弯处，把外轨垫得比内轨高，使铁轨对火车支持力不再是竖直向上，而是斜向上，偏向火车转弯内侧，最正确情况是向心力恰好由重力和支持力协力提供，这么就能够做到内、外铁轨均不受侧向压力，而且铁轨、车轮也不再受磨损了。,N,G,F,第14页,设火车内外轨间距离为,L,，内外轨高度差为,h,，火车转弯半径为,R,，求火车转弯速度,v,0,（,较,小时,tan,=sin,）,F,N,mg,F,F,N,mg,F,h,F,N,mg,F,h,F,N,mg,F,思索,:,第15页,这就是火车转弯要求速度，我们把它叫做设计速度,分析,：,解得：,第16页,讨论：,此时内、外轨对轮缘没有侧向压力,此时外轨受到侧向压力，这时向心力增大，外轨提供一部分分力,此时内轨受到侧向压力，这时向心力减小，内轨提供一部分分力,第17页,若火车车轮无轮缘，火车转弯时速度过大或过小时将向哪侧运动？,过大时,：火车向外侧运动,离心,向心,过小时,：火车向内侧运动,第18页,向心、圆周、离心运动,“,供”“需”是否平衡,决定物体做何种运动,供,提供物体做圆周运动力,需,物体做匀速圆周运动所需力,F=,匀速圆周运动,F,向心运动,第19页,列车速度过快，造成翻车事故,第20页,