《生活中的圆周运动》圆周运动PPT

《生活中的圆周运动》圆周运动PPT

第一部分内容：学习目标

1. 能定性分析火车外轨比内轨高的原因。

2. 能定量分析汽车过拱形桥最高点和凹形桥最低点的压力问题。

3. 知道航天器中的失重现象的本质。

4. 知道离心运动及其产生条件，了解离心运动的应用和防止。

5. 会用牛顿第二定律分析圆周运动。

6. 进一步领会力与物体的惯性对物体运动状态变化所起的作用。

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生活中的圆周运动PPT，第二部分内容：内容解析

火车转弯--水平面内的圆周运动

观察：火车车轮的构造。

思考：火车转弯时所需的向心力是由哪些力提供的？

火车转弯

[问题]：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？

向心力由外侧轨道对车轮轮缘的弹力提供。

缺点：火车质量很大，轮缘和外轨间的相互作用力很大，铁轨容易损坏、变形，发生危险。

思考 请设计一个方案，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，利用轮缘挤压只能增加小部分的向心力；垫高外轨可增加较多的向心力。

解决方案 外轨略高于内轨（倾斜轨道）

火车转弯时，外轨道应该适当垫高。使火车以一定速度通过弯道时，受到重力与支持力的合力恰好提供向心力，此时内轨和外轨同轮缘之间

向心力完全由重力G和支持力FN的合力提供

离心运动

思考：

1、做圆周运动的物体一旦失去向心力的作用，它会怎样运动？

2、如果物体受到的合外力不足以提供向心力，它会怎样运动？

1.离心运动：做匀速圆周运动的物体，在所受的合力突然消失或者不足以提供圆周运动所需的向心力的情况下，物体所做的逐渐远离圆心的运动叫做离心运动．

1)离心运动是物体逐渐远离圆心的一种物理现象．

若合外力突然消失，以这一时刻的线速度沿切线方向飞去

若0＜F合＜ F向，物体边转边逐渐远离圆心

2)离心现象的本质是物体惯性的表现

3)离心的条件：做匀速圆周运动的物体合外力消失或不足以提供所需的向心力．

4)做离心运动的质点实际上并没受到所谓的“离心力”作用，因为没有任何物体提供这种力。

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生活中的圆周运动PPT，第三部分内容：常考题型

题2［全国Ⅱ卷］ ［多选］公路急转弯处通常是交通事故多发地带。如图，某公路急转弯处是一段圆弧，当汽车行驶的速率为v0 时，汽车恰好没有向公路内外两侧滑动的趋势，则在该弯道处（）

A.路面外侧高内侧低

B.车速只要低于v0，车辆便会向内侧滑动

C.车速虽然高于v0，但只要不超出某一最高限度，车辆便不会向外侧滑动

D.当路面结冰时，与未结冰时相比，v0的值变小

题5 有一列重为100 t的火车，以72 km/h的速率匀速通过一个内外轨一样高的弯道，轨道半径为400 m。（g取10 m/s2）

（1）试计算铁轨受到的侧压力大小；

（2）若要使火车以此速率通过弯道，且使铁轨受到的侧压力为零，我们可以适当倾斜路基，试计算路基倾斜角度θ的正切值。

题组二　拱桥模型

题6一辆质量为800 kg的汽车在圆弧半径为50 m的拱桥上行驶（g取10 m/s2）。

（1）若汽车到达桥顶时速度为v1=5 m/s，汽车对桥面的压力是多大？

（2）汽车以多大速度经过桥顶时，恰好对桥面没有压力？

（3）汽车对桥面的压力过小是不安全的，因此汽车过桥时的速度不能过大。对于同样的车速，拱桥圆弧的半径大些比较安全，还是小些比较安全？

（4）如果拱桥的半径增大到与地球半径一样大，汽车要在桥面上腾空，速度至少为多大？（已知地球半径为6 400 km）

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